JP4086051B2 - 光通信装置およびその使用方法、光通信システム - Google Patents

光通信装置およびその使用方法、光通信システム Download PDF

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この発明は光信号を用いて通信を行なう光通信機能を含む装置の節電方法と、節電機能に特徴を有した光通信装置と、該装置の使用方法と、該装置で構成した光通信システムとに関するものである。
光通信装置では、省エネルギー化などの観点から、光通信を行なっていない待機状態（待機時ともいう）の際に節電が図られる。このような節電対策がとられた光通信装置の一例が、例えば下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１には、光加入者線伝送システムにおいてユーザ宅内に配置される網終端装置（ＮＴ）での節電技術が開示されている。具体的には、特許文献１の例えば第２欄第２０〜２３行に、網終端装置（ＮＴ）に備わる発光素子回路への電源供給を待機時に停止する点が、さらにこの特許文献１の例えば第３欄第２２〜２７行に、待機時の特定期間に網終端装置に備わる受光素子回路および該回路用増幅器への電源供給を停止する点が、それぞれ記載されている。
特開平６−１５２５１８号公報
しかしながら、上記従来技術の場合、待機時での受光素子回路および該回路用増幅器への電源停止期間は、待機時間の約半分の時間とされている（特許文献１の第３欄第４２〜４３行）。
したがって従来技術では、待機時においても受光素子回路およびその増幅器に待機時間の約半分の時間は電源が供給されてしまう。
これについていま少し詳細に説明する。上記従来技術の場合、特許文献１の例えば第３欄第３７〜４３行に記載された事項や、特許文献１の図２からも明らかなように、網終端装置（ＮＴ）は、待機時にはそれに備わる受光素子回路および該回路用増幅器に対し、局内回線終端装置（ＬＴ）から入力される光バースト信号の周期の２倍の周期で、電源供給／停止を繰り返している。
こうすると、受光素子回路および該回路用増幅器への電源供給が間欠的になされるので、光バースト信号（光通信開始要求信号の一例と考えられるもの）の検出処理は間欠的になってしまうが、受光素子回路および該回路用増幅器での節電は図れるからであった。
しかしこの従来技術の場合、受光素子回路およびその増幅器に待機時間の約半分の時間は電源が供給されてしまうので、待機時の節電効果は必ずしも満足のゆくものではなかった。
受光素子回路系の節電を従来より図れる光通信装置の節電方法およびその実施に好適な光通信装置の実現が望まれる。
そこでこの出願に係る発明者は鋭意研究を続けた。その結果、（１）：光信号には負の信号というものがないので受光素子にバイアス電圧を印加しておきさえすれば該受光素子は光信号を受けると必ず光電流を生じるという点、（２）：受光素子用の増幅回路には該回路に電源を供給していなくとも前記光電流（直流電流分）を流せる経路が存在するので（具体例は図６〜図８を参照して後述する。）前記光電流に起因する電気的変化が光通信装置内で生じるという点、（３）：該電気的変化は光通信装置の待機状態／通信可能状態の切り換え制御に利用できると考えられる点に着目した。
この出願の光通信装置の発明によれば、通信開始要求光信号を含む光信号を受光する受光素子と、該受光素子で生じる光電流を増幅する増幅回路を含み光通信についての所定の処理をすると共に光通信が終了した際に通信終了信号を出力する光通信回路と、を具える光通信装置において、
前記受光素子にバイアス電圧を常時供給すると共に、前記通信終了信号が出力された場合は前記光通信回路とその電源としての第１の電源との間を非接続状態とし、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した場合はその際に生じる光電流を利用して前記光通信回路と前記第１の電源との間を接続状態としかつ該接続状態を前記通信終了信号が出力されるまで保持する第１の回路を具えたことを特徴とする。
この光通信装置の発明によれば、第１の回路を設けたので、（１）：受光素子にバイアス電圧を常時供給すること、（２）：光通信終了信号が出力されると光通信回路への電源供給を停止して光通信装置を自動的に待機状態にすること、および、（３）：通信開始要求光信号が到来してこれにより受光素子で生じる光電流を利用して光通信装置の待機状態を自動的に解除することを、それぞれ行なうことができる。
ここで通信終了信号は、例えば光通信の終了時に送信側がその旨を示す信号を出力するように予め取り決めておいたり、光信号が送信された後に一定時間経過しても新たな光信号が送信されてこない場合は受信側が光通信終了信号を自ら発生するように予め取り決めておいたりするなど、任意好適な方法で生成することができる（以下の各発明において同じ。）。
また、通信開始要求光信号についても、例えば光通信の送信開始時に送信側が先ずその旨を示す一定時間長の光信号或はクロック周期に同期する光パルス信号を出力する等予め取り決めておく方法等で生成することができる（以下の各発明において同じ）。
なお、通信開始要求光信号が発生された後の本来の光通信信号は、通信開始要求光信号が発生された後さらに所定時間経過してから（具体的には受信側装置が電源供給等を受けて正常な動作状態になったころに）発生されるように、予め取り決めておくのが好ましい（以下の各発明において同じ）。こうすると安定な光通信が行えるからである。
また、この光通信装置の発明の実施に当たり前記スイッチ回路を、（ａ）入力端子、出力端子およびコモン端子を持ち、該入力端子を前記受光素子のバイアス端子に接続し、該コモン端子を前記受光素子にバイアス電圧を供給するためのバイアス供給源に接続してある電流折り返し回路と、（ｂ）第１〜第４の端子を持ち、該第１の端子を前記光通信回路用の電源としての第１の電源に接続し、該第２の端子を前記電流折り返し回路の前記出力端子に接続し、該第３の端子を前記光通信回路の電源端子に接続し、かつ、該第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてあるスイッチ回路であって、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に前記電流折り返し回路を流れる光電流をトリガとして前記第１の端子および前記第３の端子間を導通状態とし、かつ、該導通状態を前記通信終了信号に関連する信号が入力されるまで保持するスイッチ回路と、を含む回路で構成するのが好適である（請求項１に記載の発明）。
この好適例の場合、スイッチ回路の第２の端子に受光素子を直接接続したとしたなら電位の関係上受光素子のアノード（またはカソード）を該第２の端子に接続しなければならないところを、電流折り返し回路を設けたので、受光素子のカソード（またはアノード）が電流折り返し回路を介してスイッチ回路の第２の端子に接続された接続関係をとることができる。そのため、例えば光通信回路用電源として−電源を用いることを簡易に行なえる等、光通信装置の設計の自由度を向上させることができる。
また、第１の回路を、スイッチ回路を含む構成とする場合、該スイッチ回路を、前記の光電流に応じスイッチング信号を生成する第１のスイッチ回路と、該スイッチング信号によりオン／オフされ前記第１の端子と前記第３の端子との接続／非接続を行なう第２のスイッチ回路と、を含む回路で構成するのが好適である（請求項２に記載の発明）。
この好適例の場合、スイッチング信号を生成する部分と、光通信回路に電源を供給する部分とを分離することができる。スイッチング信号を生成する回路部分は一般に小さな電流を扱う回路で済み、一方、光通信回路と電源とを接続する回路部分は光通信回路での必要電力に対応できるよう一般に大きな電流を扱える回路の必要がある。すると両者を分けた方が、回路設計が容易（例えばノイズ対策や使用部品の耐圧考慮が容易）になることが多い。この好適例はこれを可能にする。
また、電流折り返し回路を用いる場合は、電流折り返し回路を、ゼロ付近の入力電流に対し最小電流増幅率を示しかつ入力電流の増大とともに電流増幅率が増大する非線形電流増幅回路と、出力電流の最大値を制限する抵抗または定電流回路とを含む電流折り返し回路で構成するのが好適である（請求項３に記載の発明）。
なぜなら非線形電流増幅回路は微小レベルの信号（ノイズレベル）を抑圧し、かつ、大きなレベルの信号を強調増幅するという性質を持つ回路である。したがって、電流折り返し回路として非線形電流増幅回路を用いた電流折り返し回路を用いると、受光素子で雑音に起因して生じる微小電流レベルの光電流を抑圧でき、一方、光通信開始要求光信号で生じる本来の光電流を強調増幅できるので、通信開始要求光信号受信部のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
また、電流折り返し回路を用いる場合、受光素子用のバイアス供給源として、光通信回路により出力電圧が制御される被制御型電源であって前記光通信回路への電源供給がオフのときは固定の直流電圧を出力する被制御型電源を用いるのが好適である（請求項４に記載の発明）。
この好適例によれば光通信回路に電源が供給されていない場合（すなわち待機時）は受光素子に固定の直流電圧をバイアス電圧として供給することができる。一方、待機状態が解除されると（すなわち通信時）、受光素子に光通信回路により制御されたバイアス電圧（可変制御されたバイアス電圧）を供給することができる。したがって受光素子としてアバランシェフォトダイオードを用い、しかも、そのバイアス電圧が該アバランシェフォトダイオードの電流増倍率を考慮した形で制御されるように、被制御型電源を使用することができる。すると、受光電流パルス振幅を一定にさせるオートゲインコントロール（ＡＧＣ）に用いることができる。そのためこの好適例では、電流折り返し回路を用いることによる回路設計自由度の向上と、通信時に前記ＡＧＣ動作も使用できるという双方の利点が得られる。
またこの光通信装置の発明の実施に当たり、前記第１の回路を、（Ａ）前記光通信回路により出力電圧が制御される被制御型電源であって前記光通信回路への電源供給がオフのときは固定の直流電圧を出力する被制御型電源と、（Ｂ）少なくとも第１〜第４の端子を持ち、前記第１の端子を前記被制御型電源に接続し、前記第２の端子を前記受光素子のバイアス端子に接続し、前記第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、かつ、前記第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてある第１のスイッチ回路であって、前記被制御型電源に基づく電圧を前記第２の端子を介し前記受光素子にバイアス電圧として常時供給し、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に前記第２の端子を流れる光電流をトリガとして前記第３の端子から前記スイッチング信号を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで出力する第１のスイッチ回路と、（Ｃ）前記光通信回路用の電源としての第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間に設けられ前記スイッチング信号に応じこれら光通信回路および第１の電源間を接続状態とする第２のスイッチ回路と、を含む回路で構成するのが好適である（請求項５に記載の発明）。
この好適例の場合、光通信回路に電源が供給されていない場合（すなわち待機時）受光素子に固定の直流電圧をバイアス電圧として供給することができる。一方、待機状態が解除されると（すなわち通信時）受光素子に光通信回路により制御されたバイアス電圧（可変制御されたバイアス電圧）を供給することができる。したがって受光素子としてアバランシェフォトダイオードを用い、しかも、通信時にはそのバイアス電圧が該アバランシェフォトダイオードの電流増倍率を考慮した形で制御されるように該アバランシェフォトダイオードを用いることができる。そのため、通信時は受光電流パルス振幅を一定にさせるオートゲインコントロール（ＡＧＣ）に用いることができる。しかも、第１および第２のスイッチ回路に分けたので、スイッチング信号を生成する部分と、第１の電源および光通信回路の接続に供する部分（一般に大電流を扱う部分）とを分離させることができる。
またこの発明の光通信装置の発明の実施に当たり、前記第１の回路を、(i) 第１の端子と、第２の端子と、前記受光素子のバイアス端子に接続するコモン端子とを持ち、スイッチング信号により制御され、該スイッチング信号が入力された場合は前記第２の端子と前記コモン端子とを接続するという第１の状態をとり、該スイッチング信号が入力されない場合は前記第１の端子と前記コモン端子とを接続するという第２の状態をとる切り換え回路と、(ii)前記切り換え回路の前記第２の端子に出力が接続され、出力電圧が前記光通信回路により制御される被制御型電源と、(iii) 少なくとも第１〜第４の端子を持ち、該第１の端子を前記光通信回路用の電源としての第１の電源に接続し、該第２の端子を前記切り換え回路の前記第１の端子に接続し、該第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、かつ、該第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてある第１のスイッチ回路であって、前記切り換え回路が前記第２の状態のとき前記第１の電源に基づく電圧を前記受光素子にバイアス電圧として供給し、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に該第１のスイッチ回路の前記第２の端子を流れる光電流をトリガとして前記第３の端子から前記スイッチング信号を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで出力する第１のスイッチ回路と、(iv)前記第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間に設けられ前記スイッチング信号に応じこれら光通信回路および前記第１の電源間を接続状態とする第２のスイッチ回路と、を含む回路で構成するのが好適である（請求項６に記載の発明）。
この好適例の場合、待機時は受光素子に第１の電源に基づくバイアス電圧を供給することができる。しかし受光素子が通信開始要求光信号を受けこれに応じ光通信回路が通信可能状態になると、切り換え回路の機能により受光素子には被制御型電源からバイアス電圧が供給されるので、通信時には受光電流パルス振幅を一定にさせるオートゲインコントロール（ＡＧＣ）に用いることができる。また切り換え回路は被制御型電源とスイッチ回路とを切り換えるので、通信時に第１のスイッチ回路から受光素子にノイズが回り込むことを防止することができる。また、一般に被制御型電源は電圧制御を可能にする回路が追加された分そうでない回路に比べ電力損失が多い。これに対しこの好適例では、待機時は第１の電源に基づく電圧をバイアス電圧として受光素子に供給し被制御型電源への電力供給をオフにできるので、待機時にも被制御型電源に電力を供給する場合に比べ、待機時の消費電力を低減することができる。
またこの出願の光通信装置の発明の実施に当たり、前記第１の回路を、(I) 第１の端子と、第２の端子と、前記受光素子のバイアス端子に接続するコモン端子とを持ち、スイッチング信号により制御され、該スイッチング信号が入力された場合は前記第２の端子と前記コモン端子とを接続するという第１の状態をとり、該スイッチング信号が入力されない場合は前記第１の端子と前記コモン端子とを接続するという第２の状態をとる切り換え回路と、(II)前記切り換え回路の前記第２の端子に出力が接続され、出力電圧が前記光通信回路により制御される被制御型電源と、(III) 少なくとも第１〜第４の端子を持ち、該第１の端子を任意の第２の電源に接続し、該第２の端子を前記切り換え回路の前記第１の端子に接続し、該第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、かつ、該第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてある第１のスイッチ回路であって、前記切り換え回路が前記第２の状態のとき前記第２の電源に基づく電圧を前記受光素子にバイアス電圧として供給し、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に該第１のスイッチ回路の前記第２の端子を流れる光電流をトリガとして前記第３の端子から前記スイッチング信号を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで出力する第１のスイッチ回路と、(IV ）前記光通信回路用の電源としての第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間に設けられ前記スイッチング信号に応じこれら光通信回路および第１の電源間を接続状態とする第２のスイッチ回路と、を含む回路で構成するのが好適である（請求項７に記載の発明）。
この好適例の場合、待機時は受光素子に第２の電源に基づくバイアス電圧を供給することができる。しかし受光素子が通信開始要求光信号を受け光通信回路が通信可能状態になると、切り換え回路の機能により受光素子には被制御型電源からバイアス電圧が供給されるので、通信時には受光電流パルス振幅を一定にさせるオートゲインコントロール（ＡＧＣ）に用いることができる。また切り換え回路は被制御型電源とスイッチ回路とを切り換えるので、通信時に第１のスイッチ回路から受光素子にノイズが回り込むことを防止する。また、光通信回路用の第１の電源や被制御型電源の場合は、それ自体が光通信に使用される電源であるため、電源変動防止回路や電圧昇圧回路を含む等高品質な直流電源であることが多い。そうすると高品質化回路を内蔵するので、その分だけ電力損失も多くなる。一方、待機時は受光素子が通信開始要求光信号に応答して光電流を生じる程度に受光素子にバイアス電圧が供給されていれば良いと考えられる。このようなときこの好適例では、交流電源（商用交流電源も含む）と整流回路と平滑回路とで構成したような簡易な電源も第２の電源として使用することができる（請求項９に記載の発明）。このような簡易な電源は高品質化回路等を有していない分だけ負荷電流ゼロにおける内部の電力損失が少ない。したがって、この好適例では待機時の節電効果がより高まる。
また、上記のように第２の電源を用いる構成の場合、前記第２の電源と前記第１のスイッチ回路の前記第１の端子との間に、電圧降下回路であって、前記光通信回路がオフ状態の場合は前記第２の電源の電圧を前記第１のスイッチ回路に供給し、前記光通信回路がオン状態の場合は、前記被制御型電源が出力する電圧のうちの最低電圧より低くかつ前記第１のスイッチ回路の動作は確保できる電圧を前記第１のスイッチ回路に供給する電圧降下回路を設けるのが好適である（請求項８に記載の発明）。
この電圧降下回路は以下の様な意義を持つ。第２の電源を固定値にしておいた場合で、切り換え回路として第２の電源の電圧と被制御型電源の電圧との差を利用して接続経路を切り換えるような切り換え回路を用いた場合（後述するダイオード利用の切り換え回路など）において、通信時に被制御型電源の電圧が第２の電源の電圧以下に制御されてしまう場合が生じると、本来は被制御型電源と受光素子とを接続するべきであるにもかかわらずそれがなされなくなる。電圧降下回路は、通信時は第２の電源の電圧を被制御型電源の最低電圧より低い電圧に落とすので、上記問題を防止することができる。また第１のスイッチ回路オン時の該第１のスイッチ回路に流れる電流が定まっている場合、第２の電源の出力電流経路に抵抗を挿入し、該電流と該抵抗とによる電圧降下を利用しても、上記問題を防止することができる。
また、上記各好適例のうち前記第１の電源を第２のスイッチ回路にのみ接続する例の場合、前記第１の電源として交流電源（商用交流電源やこれを変圧した交流電源など）または、交流電源と整流回路（全波、半波整流回路いずれでも良い）と平滑回路とで構成した直流電源、バッテリ等の直流電源を用い、しかも、前記光通信回路を、前記交流電源または直流電源から、直流定電圧化、低雑音化等、少なくとも前記光通信回路で必要な高品質な電源を得る電源回路を内蔵した光通信回路で構成するのが好適である。
こうすると待機時に電源のより根源的な部位で電源のオフ状態が形成される。すなわち、待機時は光通信回路の電源回路部分も非アクティブとされるので、待機時の節電効果がより高まる。
またスイッチ回路を第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とに分けた上記の各発明（請求項５〜１０のいずれかの発明）では、第１のスイッチ回路にて前記終了信号またはそれに関連する信号が出力されるまで前記スイッチング信号を保持するよう説明した。しかし、前記終了信号またはそれに関連する信号が出力されるまでスイッチング信号を保持する回路を第２のスイッチ回路に設けるようにしてももちろん良い（請求項１１に記載の発明）。こうしてもこの発明の目的を達成することができるし、また、スイッチ回路の設計自由度も広がる。
また、この出願の光通信装置の発明の実施に当たり、前記第１の回路を、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した場合に生じる光電流によりオン状態となり前記終了信号またはそれに関連する信号によりオフ状態となるサイリスタを含む回路とするのが好適である（請求項１２に記載の発明）。
サイリスタは、その構造上、その回路中の所定ノードを受光素子に接続することでサイリスタに供給される電源電圧よりいくらかレベルシフトした電圧を受光素子にバイアス電圧として供給することができる（詳細は図３等を参照して後述する）。更に、サイリスタのオン／オフスレッショルド電流を、受光素子の雑音電流（サイリスタが応答しうる低速度領域雑音）レベル以上、通信開始要求光信号による光電流値以下に設定しておけば、光電流が流れたことによる前記ノードの電流変化に応じオンする。しかも、オンしていない時（すなわち光通信装置が待機時）の場合消費電力を実質的にゼロにすることができる。
また、この出願の光通信装置の発明の実施に当たり、前記終了信号を前記第１の回路のグランド電位及び入力電圧レベルに整合した信号に変換し前記終了信号に関連する信号として前記第１の回路に出力する第２の回路を具えるのが好適である。
その理由は次の通りである。光通信回路の制御部は一般にディジタル回路で構成されることが多い。一方、この発明に係る第１の回路は電源ラインをオン／オフすることを主とする回路であるのでグランド電位や動作に必要な入力電圧レベルが異なる回路で構成されることが多い。そのような構成の場合、ディジタル回路から成る光通信回路から出力される終了信号は、信号速度や信号レベルの関係等から、第１の回路にそのままでは整合しない場合が多い。第２の回路を設けると、光通信回路と第１の回路との信号の整合性を確保することが可能になる。
第２の回路を設ける場合、該第２の回路をサイリスタとするのが好適である。（請求項１３に記載の発明）。サイリスタは、光通信回路から出力される終了信号が例え高速パルスであっても、一旦終了信号を受けるとこれに応じリセット信号を出力する。しかもサイリスタは、それ自身が発したリセット信号により第１の回路が光通信回路およびその電源間をオフ状態とするまで第１の回路にリセット信号を発生する。そのため、第１の回路を終了信号に応じ確実にオフ状態にすることができる。しかも、光通信装置が待機状態の際、第２の回路としてのサイリスタもオフ状態であるので、第２の回路を設けた場合といえど節電効果が失われることもない。
また、第２の回路を設ける場合、該第２の回路を、前記終了信号によりオンされる定電流回路と、前記定電流回路により充電されるコンデンサと、前記定電流回路の出力を入力とする電流ミラー回路と、前記電流ミラー回路の出力を負荷として動作し前記コンデンサの端子間電圧を入力とするシュミットトリガ回路と、前記シュミットトリガ回路の出力によってオンするサイリスタを含み、該オンの際前記定電流回路をオフさせかつ前記コンデンサを放電させるサイリスタ内蔵回路部とを具える単安定マルチバイブレータ（ただし、該電流ミラーの出力を出力端子とする場合、または、該出力に入力を接続した電流折り返し回路の出力を出力端子とする場合いずれの場合があっても良い。）で構成するようにしても良い（請求項１４に記載の発明）。
この単安定マルチバイブレータは、終了信号を受けると、第１の回路が光通信回路およびその電源間を確実にオフ状態とすることができる一定時間幅のパルスを出力する。しかも光通信装置が待機状態の際、この単安定マルチバイブレータでは、それに備わる定電流回路に電流が流れないので該定電流回路の出力を入力とする電流ミラー回路にも電流が流れず、さらに該電流ミラー回路出力を負荷とするシュミット回路にも電流が流れない。もちろんサイリスタにも電流が流れない。そのため、この場合も、第２の回路を設けたといえど節電効果が失われることもない。
またこの出願の光通信装置の発明の実施に当たり、前記第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間を前記通信開始要求光信号の有無にかかわらず外部からの制御により強制的に接続状態とする第３の回路を具えるのが好適である（請求項１５に記載の発明）。
こうしておくと光通信回路を任意に起動でき、また、任意の間、常時電源を供給した状態で光通信装置を使用することも可能になるからである。具体的には、任意に設定する時間帯または任意に設定する期間は、前記第３の回路を動作させて光通信を常時おこなうことができるようになる（請求項１７に記載の発明が構成される）。ここで、任意に設定する時間帯や期間とは、典型的には光通信が繁茂に行なわれる時間帯や期間である。
また出願の光通信装置の発明の実施に当たり、前記通信終了信号の有無にかかわらず前記第１の回路の接続を、外部からの制御により解除する第４の回路を具えるのが好適である。
こうしておくと、光通信回路からの終了信号にかかわらず光通信装置を待機状態にしたい場合にそれをすることができる。例えばノイズ等により光通信装置が誤起動した場合に装置の動作を停止することができる。
この発明の光通信装置によれば、受光素子にバイアス電圧を常時供給でき、通信終了信号が出力された場合前記通信終了信号を利用して前記光通信回路への電源供給をオフ状態とでき、かつ、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に生じる光電流を利用して前記電源供給をオン状態とできる第１の回路を具える。
そのため、光通信装置が待機状態においては受光素子にバイアス電圧が供給されるのみであり、受光素子用の増幅回路を含む光通信回路への電源供給は待機期間の全期間停止される。そのため、従来に比べ高い節電効果が得られる。またそうしても、通信状態への復帰は所望の通り行える。
光通信システムでは、各端末となる光通信装置の電源は端末側で給電することになる。光ファイバを介し給電はできないからである。すると例えば高速データ通信が可能となる様に電話回線を光ファイバで構成し各家庭に光通信装置を端末として設置した場合、省電力の光通信装置が切望される。このようなとき、この発明の方法および光通信装置は有用である。
また、光通信を行なう無人の装置であって太陽電池とバッテリとを組み合わせた電源を用いた無人の装置に本発明の光通信装置を含ませると、節電効果はもちろん電源部のコンパクト化も図ることができる。
なお、通信開始要求光信号を受光後、本来の通信が可能になるまでに、受光側装置のハード面及びソフト面の立ち上げのための一定の時間が必要となる。対向する一方の端末が親端末、他方が子端末の様な場合、親端末の電源を常時オンとし親端末が被呼端末となった場合の立ち上げ時間を短縮することにより、子端末側の節電効果をさらに高めることも出来る。あるいは、通信頻度の高い時間帯または期間においては、親端末を常時電源オンとして前記立ち上げ時間を不要とし通信効率を高め、通信頻度の低い時間帯または期間においては、電源のオン／オフ制御を行ない、節電効果を高めることもできる。
以下、図面を参照してこの出願の光通信装置の節電方法の発明、光通信装置の発明、光通信装置の使用方法の発明および、光通信システムの発明それぞれの実施の形態について併せて説明する。なお説明に用いる各図はこれら発明を理解することが出来る程度に概略的に示してあるにすぎない。また各図において同様の構成成分については同一の番号を付してある。また同様な構成成分については重複する説明を省略することもある。
１．第１の実施の形態
図１は第１の実施の形態の光通信装置の構成を示したブロック図である。この第１の実施の形態の光通信装置は、受光素子１１と、光通信回路１３と、第１の回路１５と、第２の回路１７と、第３の回路１９と、第４の回路２１と、ローパスフィルタ２３と、発光素子２５とを具えている。
各構成成分１１〜２５の詳細は後述するが、これら構成成分の接続関係を以下の通りとしてある。
受光素子１１のバイアス端子を、ローパスフィルタ２３を介し第１の回路１５のセット入力端子Ｓに接続し、他端を光通信回路１３の端子Ｉi に接続してある。
第１の回路１５のスイッチ端子Ｇを光通信回路用の電源としての第１の電源２９に接続し、第１の回路１５のスイッチ端子Ｏを光通信回路１３の電源端子ＶCCに接続してある。
光通信回路１３の終了信号出力端子ＴＲＩを第４の回路２１の入力端子Ｉ1 に接続してあり、この第４の回路２１の出力端子Ｏを第２の回路１７の入力端子Ｉに接続してある。
第２の回路１７の出力端子Ｏを第１の回路１５のリセット信号入力端子Ｒに接続してある。
第３の回路１９を第１の回路のセット入力端子Ｓと光通信装置のグランドとの間に接続してある。発光素子２５は光通信回路１５の発光素子接続用の端子Ｉo と接続してある。
ここで受光素子１１は、例えばフォトダイオードで構成する。ただし、後の他の実施の形態にて説明するようにＡＧＣ動作を行う場合は受光素子１１をアバランシェフォトダイオードで構成する。もちろん目的によっては光電管など任意好適な受光素子を用いることができる。
受光素子１１は光信号を受光する。受光素子１１が受光する光信号は通信開始要求光信号を含む信号とする。受光素子１１が受光する光信号は例えば光ファイバ２７ａにより外部から送られてくる。
また光通信回路１３は、所定の光通信を可能にするために、受光素子１１で生じる光電流を増幅する増幅回路を含むハード回路部分と、光通信手順等を制御するソフト部分とを持つ回路とする。この光通信回路１３は、電源が供給されると、パワーオンリセット機能により、ハード回路部分およびソフト部分を立ち上げて光通信が可能な状態になる様に設定されている。しかも、光通信が終了した際に通信終了信号ＳE を出力する。
この場合の光通信回路１３は、受光素子１１の一端を受光素子用増幅回路の入力端子に接続する入力端子Ｉi と、発光素子２５を接続するための端子Ｉo と、通信終了信号ＳE を出力する端子ＴＲＩと、受信データ、再生クロック、制御出力等のデータを出力する端子群Ｄo と、送信データ、クロック入力、制御入力等を入力する端子群Ｄi と、光通信回路１３に電源を接続する（実際は第１の回路１５を介し接続する）ための電源端子ＶCCと、光通信回路１３のグランドを光通信装置のグランドに接続するＧＮＤ端子とを具える。
光通信回路１３の内部構成例を図２に示す。図２に示したこの光通信回路１３は、受光アンプ１３ａと、３Ｒ再生回路１３ｂと、制御部１３ｃと、発光素子駆動回路１３ｄとを具える。
受光アンプ１３ａは受光素子１１で生じる光電流を増幅する。３Ｒ再生回路１３ｂは、受光アンプ１３ａの出力の波形整形（Resharping）、リタイミング（Retiming：正しいパルス幅タイミングの再生）および識別再生（Regenerating）をする。制御部１３ｃは、コーダ（CODER)、デコーダ(DECODER) 、データ処理回路および制御回路を含む回路であり、通信における一連の処理を行なう。発光素子駆動回路１３ｄは送信データに応じ発光素子を発光させる。これら構成成分１３ａ〜１３ｄは、電源端子ＶCCに光通信回路用の電源としての第１の電源２９が接続されると、動作する。電源端子ＶCCと第１の電源２９との接続／非接続の制御は、第１の回路１５により行なわれる（詳細は後述する）。
次に第１の回路１５について説明する。第１の回路１５は、受光素子１１にバイアス電圧を常時供給する。しかも、光通信回路１３からの通信終了信号ＳE が出力された場合光通信回路１３の電源をオフ状態とする。すなわちここでは、上記電源端子ＶCCと第１の電源２９との間を非接続状態とする。しかも、第１の回路１５は受光素子１１が通信開始要求光信号を受光した際に前記受光素子１１に生じる光電流を利用して前記電源をオン状態としかつ該オン状態を通信終了信号が光通信回路１３から出力されるまで保持する。すなわちここでは、上記電源端子ＶCCと第１の電源２９との間を接続状態としこれを保持する。
この第１の回路１５は上記機能を持つなら任意好適な回路で構成することができる。この第１の実施の形態では第１の回路１５を以下に説明するスイッチ回路１５ａで構成する。
このスイッチ回路１５ａは、少なくとも第１〜第４の端子を持つ。ここではスイッチ端子Ｇ、セット入力端子Ｓ、スイッチ端子Ｏおよびリセット入力端子Ｒを持つ。そして、スイッチ端子Ｇを第１の電源（図示例では＋電源２９）に接続し、セット入力端子Ｓをフィルタ２３を介し受光素子１１のバイアス端子（ここではカソード）に接続し、スイッチ端子Ｏを光通信回路１３の電源端子ＶCCに接続し、リセット入力端子Ｒを第２の回路１７の出力端子Ｏと接続してある。
なおここでスイッチ端子Ｇはセット入力のグランドも兼ねている。またここでセットとは、スイッチ回路１５ａにおいてスイッチ端子Ｇとスイッチ端子Ｏとが導通状態（オン状態ともいう）となることをいい、リセットとは、スイッチ回路１５ａにおいてスイッチ端子Ｇとスイッチ端子Ｏとが非導通状態（オフ状態ともいう）となることをいう。
さらにこのスイッチ回路１５ａは、セット入力端子Ｓを介し受光素子１１に前記第１の電源２９に基づく電圧をバイアス電圧として常時供給する機能を持つ。しかも、受光素子１１が通信開始要求光信号を受光した際にセット入力端子Ｓを流れる光電流Ｉp をトリガとしてオン状態となる機能を持つ。しかもこの導通状態を通信終了信号ＳE またはこれに関連する信号ＳE1が出力されるまで維持する機能を持つ。これらの機能の詳細は後に図３（Ａ）等を用い説明する。スイッチ回路１５ａがオン状態となっている間、光通信回路１３に第１の電源２９から電源が供給される。
このスイッチ回路１５ａは、上記機能が得られるならば任意好適な回路で構成することができる。しかし好ましくは、以下に図３〜図５を参照して説明する各回路１５ａ1 〜１５ａ5 （以下、スイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ5 ）のいずれかで構成するのが良い。詳細は後述するが、これらスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ5 それぞれが、スイッチ回路としての上記機能を持ち、かつ、節電効果も高い回路だからである。
なお、図３〜図５において、「×ｊ」、「×ｋ」、「×ｍ」、「×ｎ」の意味は、それを付したトランジスタにおけるエミッタサイズが、そのような表示のないトランジスタのエミッタサイズに比べｊ倍、ｋ倍、ｍ倍、ｎ倍となっていることを示している。このトランジスタにより電流増幅を図っている。
さらに、図３〜図５のリセット入力端子Ｒやセット入力端子Ｓでの矢印は、該当端子でこの矢印の向きに電流が流れるとそれをトリガとしてスイッチ回路がオフ状態（リセット状態）とされ、或はオン状態（セット状態）とされることを示している。
さらに、図３〜図５においてリセット入力端子Ｒが複数示されている回路例では、論理の組み方に応じて図示の電流方向の端子をリセット入力端子Ｒとして使用できることを示している。
図３〜図５に示した各スイッチ回路例のうちの図３（Ａ）に示したスイッチ回路１５ａ1 は、定電流回路１５ａａと、この定電流回路１５ａａの電流ループ中に設けられセット入力端子Ｓおよびリセット入力端子Ｒを有したサイリスタ１５ａｂと、定電流回路１５ａａを流れる電流を増幅する電流増幅部１５ａｃとで構成した回路である。
ここでサイリスタは、ＰＮＰ（またはＮＰＮ）トランジスタで構成された線形電流ミラー回路１６ａと、ＮＰＮ（またはＰＮＰ）トランジスタで構成され入力電流ゼロ付近に最小電流増幅率があり電流増大と共に電流増幅率が増大する非線形電流増幅回路１６ｂとで構成してある。詳細には、上記電流ミラー回路１６ａの入力端子と上記非線形電流増幅回路１６ｂの出力端子とを接続し、かつ、上記電流ミラー回路１６ａの出力端子と上記非線形電流増幅回路１６ｂの入力端子とを接続することにより構成（電流ミラー回路１６ａと非線形電流増幅回路１６ｂの両コモン端子間がオン／オフする）してある（以下、他のサイリスタにおいても基本的に同じ）。
また定電流回路１５ａａは、ＰＮＰ（またはＮＰＮ）トランジスタで構成された線形電流ミラー回路１６ｃと、ＮＰＮ（またはＰＮＰ）トランジスタで構成され入力電流ゼロ付近に最大電流増幅率があり電流増大と共に電流増幅率が減少する非線形電流増幅回路１６ｄとで構成してある。詳細には、上記電流ミラー回路１６ｃの入力端子と上記非線形電流増幅回路１６ｄの出力端子とを接続し、かつ、上記電流ミラー回路１６ｃの出力端子と上記非線形電流増幅回路１６ｄの入力端子とを接続することにより構成（電流ミラー回路１６ｃと非線形電流増幅回路１６ｄの両コモン端子間に定電流が流れる）してある（以下、他の定電流回路においても基本的に同じ。）。ただし、図３（Ａ）の回路例の場合では、電流ミラー回路１６ｃの入力端子と非線形電流増幅回路１６ｄの出力端子との間にサイリスタ１５ａｂが挿入してある。
ただし、この発明で用いるサイリスタおよび定電流回路は図３（Ａ）を用いて説明した例に限定されることなく多くの変形または変更を加えることができる。例えば、図３２（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ例示した各種の電流ミラー回路、例えば図３３（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ例示した各種の非線形電流増幅回路（入力電流ゼロ近辺に最小電流増幅率がある回路）、および、例えば図３４（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ例示した各種の非線形電流増幅回路（入力電流ゼロ近辺に最大電流増幅率がある回路）を組み合わせて構成される種々のサイリスタや定電流回路も、この発明で用いることができる。ただし、図３２〜図３４にはＰＮＰトランジスタを用いた回路例のみ示してあるので、サイリスタや定電流回路を構成するためには、各回路中のトランジスタをＮＰＮトランジスタに変更した回路も必要になる。その回路例は図３２〜図３４から容易に類推できるのでここでは省略する。
図３（Ａ）に示したこのスイッチ回路１５ａ1 では、スイッチ端子Ｇに接続してある第１の電源２９（図１参照）の電圧に対しトランジスタＱ１、Ｑ２におけるダイオード部分の順方向電圧分だけレベルダウンした電圧を、セット入力端子Ｓを介し受光素子１１にバイアス電圧として常時供給することができる。
さらに、このスイッチ回路１５ａ1 では、光通信回路１３から通信終了信号ＳE が出力されると、第２の回路１７から終了信号ＳE に関連する信号ＳE1（詳細は後述する）がリセット入力端子Ｒに入力されるので、サイリスタ１５ａｂはオフする。そのためスイッチ回路１５ａ1 のスイッチ端子Ｇおよびスイッチ端子Ｏ間が非接続状態になる（光通信装置が待機状態になる。）。
さらに待機状態におけるこのスイッチ回路１５ａ1 では、該回路中に存在するｐｎ接合でのリーク電流程度の電流しか流れないので、節電効果も高い（以下の各例示のスイッチ回路１５ａ2 〜１５ａ4 において同じ）。
さらに光通信装置が待機状態となっても、上記のごとく受光素子１１にはスイッチ回路１５ａ1 のトランジスタＱ１，Ｑ２を介し第１の電源２９に基づくバイアス電圧が常時供給される。したがって光通信装置が待機状態となっても、通信開始要求光信号が受光素子１１に到来すると受光素子１１に光電流Ｉp が生じる。また光通信回路１３がオフ状態であっても光電流Ｉp の流れる経路が光通信装置には存在する。この例を図６〜図８に示す。
図６〜図８いずれの図も受光素子１１と受光アンプ１３ａとからなる回路部分に着目した図である。図６〜図８において、ＨＶは受光素子にバイアス電圧が供給されていることを示し、ＶCC（０Ｖ）は受光アンプ１３ａへの電源供給がないことを示している。
また特に図７および図８には受光アンプ１３ａのいくつかの具体的な回路例も示してある。しかし、受光アンプの構成は本発明の本質ではないのでその説明は省略する。
図６（Ａ）に示した回路例の場合、受光アンプ１３ａに電源供給がなくても光電流Ｉp は入力抵抗Ｒi を通してグランドに流れる。図６（Ｂ）に示した回路例の場合、受光アンプ１３ａに電源供給がなくても光電流Ｉp は帰還抵抗Ｒf を通して流れる。図７（Ａ）に示した回路例の場合、受光アンプ１３ａに電源供給がなくても光電流Ｉp は帰還抵抗Ｒf およびエミッタ抵抗ＲE を通してグランドに流れる。
図７（Ｂ）に示した回路例の場合、受光アンプ１３ａに電源供給がなくても光電流Ｉp は受光アンプ１３ａに備わるトランジスタＱ１のｐｎ接合を流れる。
図８に示した回路例の場合、受光アンプ１３ａに電源供給がなくても光電流Ｉp は入力保護ダイオードＤP を流れる。
光通信回路１３への電源供給がない場合でも上記のように光電流Ｉp の電流経路があるため、光通信装置が待機状態であっても通信開始要求光信号を受光素子が受けると、図３（Ａ）に示したスイッチ回路１５ａ1 におけるサイリスタ１５ａｂのセット入力端子Ｓでは電流流出が生じる。
このため、定電流回路１５ａａおよびサイリスタ１５ａｂがそれぞれオンする。そのため、スイッチ回路１５ａ1 のスイッチ端子Ｇとスイッチ端子Ｏとが導通状態になるので、第１の電源２９から光通信回路１３に電源が供給される。これにより光通信装置は通信可能状態になる。そして、第２の回路１７から通信終了信号ＳE に関連する信号ＳE1がサイリスタ１５ａａのリセット入力端子Ｒに入力されるまで、上記のスイッチ端子Ｇとスイッチ端子Ｏとの間の導通状態は保持される。
スイッチ回路１５ａ1 の様に、定電流回路１５ａａの電流増幅ループ内にサイリスタ１５ａｂを挿入し、かつ、両回路を同時にオンさせる入力端子よりセットトリガを入力する回路の場合は、そのオン／オフスレッショルド電流値はサイリスタ１５ａｂで決定され、しかも、オン時は定電流回路１５ａａで決定される定電流が流れる。当然のことながら、オン／オフスレッショルド電流値は、オン時定電流値より小さく設定する（以下の図３（Ｂ）、図４（Ａ）および図５に示した各回路において同じ。）。
このスイッチ回路１５ａ1 における上記の定電流特性は、スイッチ回路１５ａ1 によりオン／オフされる負荷の電流を一定値化する目的、または、該負荷の過電流防止用（設定定電流値以下の負荷電流）として使用できる。
なお、スイッチ回路１５ａ1 の様な回路を構成する場合、特に、図３３（Ａ）または（Ｃ）の非線形電流増幅回路（詳細は後述する）と電流ミラー回路とによりサイリスタ１５ａｂを構成し、かつ、図３４（Ａ）または（Ｃ）の非線形電流増幅回路（詳細は後述する）と電流ミラー回路とにより定電流回路１５ａａを構成し、これら１５ａａ，１５ａｂによりスイッチ回路１５ａ1 を構成するのが良い。こうすると、環境温度の変化に応じ、定電流回路による設定電流とサイリスタによるオン／オフスレッショルド電流とが同じ様に変化するので、オン／オフスレッショルド電流値とオン時の定電流値との比が温度変化に対して安定な回路が、実現する。すなわち、雑音に起因する誤動作が生じにくいスイッチ回路が実現する。その理由は次の通りである。
スイッチ回路１５ａ1 等において雑音に起因する回路誤動作を論ずるとき、設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値との比、および、オン／オフスレッショルド電流値と雑音レベルとの比が重要になる。そして温度に対して設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値とが同様に変化しない場合、すなわち両電流値の比が温度に対し変化する場合は、誤動作を防止する意味で、両電流値の比を大きくとる必要がある。ところが、設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値との比、オン／オフスレッショルド電流値と雑音レベルとの比は、一方を大きくすると他方が小さくなる関係にある。すると、設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値との比を大きくとる必要がある場合は、その分、オン／オフスレッショルド電流値と雑音レベルとの比が小さくなるので、雑音に起因する誤動作が生じ易くなる。これに対し、この実施の形態の好適例では、温度に対して設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値とが同様に変化するのでこれら電流値の比は安定である。するとその分、設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値との比を小さくできる。その結果、オン／オフスレッショルド電流値と雑音レベルとの比を大きくできるので、雑音に起因する誤動作が生じにくいスイッチ回路が実現する。
一つの電流増幅ループでも、オン／オフスレッショルド機能とオン時の定電流機能とを実現している公知の回路（例えば図３５に示したような回路）もある。しかし、図３５に示したような回路では、設定定電流値とオン／オフスレッショルド電流値とが温度に対し同様に変化しない。そのため、上述した理由から、オン／オフスレッショルド電流値とオン時の定電流値との比を大きくする必要が生じ、その結果、オン／オフスレッショルド電流値と雑音レベルとの比が小さくなるので、雑音耐性が確保できない。この図３５の回路と比較すると、上記の好適例の利点が理解出来る。
ここで、上述の好適例で説明した図３３（Ａ）または（Ｃ）の回路とは、エミッタがコモン端子とされかつベース同士が接続された２つのトランジスタを含む非線形電流増幅回路であって、該２つのトランジスタのうちの入力側トランジスタのエミッタサイズが出力側のそれのｍ倍とされ、しかも、入力側トランジスタのエミッタには抵抗が直列に挿入されている非線形電流増幅回路である。この非線形電流増幅回路は、入力電流ゼロ付近に最小電流増幅率を持つ回路である。また、図３４（Ａ）または（Ｃ）の回路とは、エミッタがコモン端子とされかつベース同士が接続された２つのトランジスタを含む非線形電流増幅回路であって、該２つのトランジスタのうちの出力側トランジスタのエミッタサイズが入力側のそれのｎ倍とされ、しかも、出力側トランジスタのエミッタには抵抗が挿入されている非線形電流増幅回路である。この非線形電流増幅回路は、入力電流ゼロ付近に最大電流増幅率を持つ回路である。
この非線形電流増幅回路と例えば電流増幅率１倍の線形電流ミラーとを組み合わせて、定電流回路あるいはサイリスタを構成すると、定電流回路の設定定電流値Ｉｏｎとサイリスタのオン／オフスレッショルド電流値Ｉｔｈとが、
Ｉｏｎ＝（２ｋＴ／ｑＲｏｎ）ｌｎ（ｎ）
Ｉｔｈ＝（２ｋＴ／ｑＲｔｈ）ｌｎ（ｍ）
となり、Ｉｏｎ／Ｉｔｈ＝一定、となる。ただし、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷量、Ｒｏｎは定電流ループ側のエミッタ抵抗、Ｒｔｈはサイリスタ側のエミッタ抵抗、ｎは定電流ループ側のエミッタサイズ比、ｍはサイリスタ側のエミッタサイズ比である。
また図３（Ｂ）に示したスイッチ回路１５ａ2 は、サイリスタ１５ａｄと、このサイリスタ１５ａｄの電流ループ中に設けられセット入力端子Ｓおよびリセット入力端子Ｒを有した定電流回路１５ａｅと、定電流回路１５ａｅを流れる電流を増幅する電流増幅部１５ａｃとで構成してある。
このスイッチ回路１５ａ2 の場合も、セットおよびリセット動作はサイリスタ１５ａｄで、また定電流動作は定電流回路１５ａｅで制御されるが、受光素子１１へのバイアス電圧の供給原理や、スイッチ回路のオン／オフ動作原理は、図３（Ａ）を用い説明したスイッチ回路と同じである。
また図４（Ａ）に示したスイッチ回路１５ａ3 は、図３（Ｂ）を用いて説明したスイッチ回路１５ａ2 の構成において、サイリスタ１５ａｄおよび定電流回路１５ａｅそれぞれの一部のトランジスタをトランジスタＱａで兼用した回路である。このスイッチ回路１５ａ3 はスイッチ回路１５ａ2 に比べ素子数を削減することができ、また、最小動作電圧を小さくすることができる。
このスイッチ回路１５ａ3 での、受光素子１１へのバイアス電圧の供給原理や、スイッチ回路のオン／オフ動作原理は、図３（Ａ）を用い説明したスイッチ回路１５ａ1 と同じである。
また図４（Ｂ）に示したスイッチ回路１５ａ4 は、サイリスタ１５ａｂと、その電流を増幅する電流増幅部１５ａｃとで構成した回路である。ちょうど図３（Ａ）に示したスイッチ回路１５ａ1 の構成から定電流回路１５ａｂを省略した回路である。このスイッチ回路１５ａ4 は、端子Ｇおよび端子Ｏ間のスイッチ機能のみを持ち、定電流機能を持たない。
このスイッチ回路１５ａ4 の場合、(1)：このスイッチ回路１５ａ4 の電流流出端子（図中Ｏ（Ｇ２））に駆動負荷（ここでは光通信回路１３）を接続し、このスイッチ回路１５ａ4 の電流流入端子（図中Ｇ（Ｏ２））に＋電源を接続し、かつ、図中のセット入力端子Ｓ１またはＳ２をセット入力端子として用いる使い方と、(2)：このスイッチ回路１５ａ4 の電流流出端子（図中Ｏ（Ｇ２））に−電源を接続し、このスイッチ回路１５ａ4 の電流流入端子（図中Ｇ（Ｏ２））に駆動負荷を接続し、かつ、図中のセット入力端子Ｓ１またはＳ２をセット入力端子として用いる使い方との、２通りの使い方が可能である。
上記(1)の使い方でかつセット入力端子Ｓ１をセット入力端子Ｓとする場合は、受光素子１１を、そのカソードがスイッチ回路側となり、アノードが光通信回路１３側になるように接続する。すなわち、上記(1)の使い方は図１に示した光通信装置に適応した使い方である。
一方、上記の(2)の使い方でかつセット入力端子Ｓ２をセット入力端子Ｓとする場合は、受光素子１１を、そのアノードがスイッチ回路側となり、カソードが光通信回路１３側になるように接続する。すなわち上記(2)の使い方は−電源を第１の電源２９として用いた光通信装置、例えば図９に示したような光通信装置に適応した使い方である。
光通信装置を構築する際、光通信回路用の電源は＋電源とは限られず−電源とされる場合もある。上記の図４（Ｂ）のスイッチ回路１５ａ4 は＋電源、−電源いずれにも対応することができるのである。なお、この図４（Ｂ）のスイッチ回路１５ａ4 の場合も、セット入力端子Ｓ１（Ｓ２）からスイッチ端子Ｇ（Ｇ２）までの間に在るトランジスタでの、順方向となるｐｎ接合を利用して、受光素子１１にバイアス電圧を常時供給することができる。
また図５のスイッチ回路１５ａ5 も、図９の光通信装置に適応したスイッチ回路である。すなわち、光通信装置の第１の電源２９として−電源を用い、かつ、受光素子１１の接続方向を図１の場合と逆にした場合に使用できるスイッチ回路例であり、スイッチ機能と、定電流機能とを持つ回路の例である。
この図５に示したスイッチ回路１５ａ5 は、定電流回路１５ａｆと、この定電流回路１５ａｆの電流ループ中に設けられセット入力端子Ｓおよびリセット入力端子Ｒを有したサイリスタ１５ａｇと、定電流回路１５ａｆを流れる電流を増幅する電流増幅部１５ａｃとで構成してある。図５に示したこのスイッチ回路１５ａ5 の場合サイリスタ１５ａｇの電流流入ノードすなわちＮＰＮトランジスタのベースを、セット入力端子Ｓとして用いる。またこのスイッチ回路１５ａ5 の場合、セット入力端子Ｓからスイッチ端子Ｇ２までの間に在るＮＰＮトランジスタでの、順方向となるｐｎ接合を利用して、受光素子１１にバイアス電圧を常時供給することができる。
次に第２の回路について説明する。第２の回路１７は、光通信回路１３から出力される通信終了信号ＳE を第１の回路１５の回路形式に整合した信号に変換し前記終了信号ＳE に関連する信号ＳE1として第１の回路１５のリセット入力端子Ｒに出力する回路である。
一般に光通信回路１３の制御部はディジタル回路で構成される。一方、第１の回路１５は上記のように電源供給をオン／オフしたり、受光素子にバイアス電圧を供給する回路であるのでグランド電位や動作に必要な入力電圧レベルの異なる回路で構成される。これらのことから両者の整合性は悪いことが多い。そのため両者のインターフェース回路として第２の回路１７を設けるのが好適である。ここで第１の回路１５の回路形式に整合した信号とは、具体的には、第１の回路１５を確実にリセット状態にすることができる信号である。
この第２の回路１７は、上記機能が得られるならば任意好適な回路で構成することができる。しかし好ましくは、サイリスタまたは以下に説明する単安定マルチバイブレータで構成するのが良い。これら各回路は、詳細は後述するが、第２の回路としての上記機能を持ち、かつ、節電効果も高いからである。
図１０は第２の回路１７を構成するサイリスタの一例である。ただし、第４の回路２１としてのＯＲ回路も併せて示してある。このサイリスタ１７は、図３（Ａ）を用い説明したと同様、線形電流ミラー回路と、入力電流ゼロ付近に最小電流増幅率がある非線形電流増幅回路とで構成することができる。
このサイリスタ１７は入力端子Ｉに通信終了信号ＳE が入力されこれがトリガとなってオンすると、スイッチ回路１５ａ自体がオフとなるまで、スイッチ回路１５ａのリセット端子に信号ＳE1を出力する。そのため、第１の回路をオフ状態にしたい場合にそれを確実に行なうことができる。また、サイリスタ１７では、オフ状態時は、ｐｎ接合部のリーク電流程度の電流しか流れないので、節電効果も得られる。
図１１は第２の回路１７の他の例として用いて好適な単安定マルチバイブレータの回路例である。ただし、第４の回路２１としてのＯＲ回路も併せて示してある。
第２の回路１７としてのこの単安定マルチバイブレータは、通信終了信号ＳE によりオンされる定電流回路１７ａと、この定電流回路１７ａにより充電されるコンデンサＣt と、前記定電流回路１７ａの出力を入力とする電流ミラー回路１７ｂと、この電流ミラー回路１７ｂの出力を負荷として動作し前記コンデンサＣt の端子間電圧を入力とするシュミットリガ回路１７ｃと、前記電流ミラー回路の出力から反転出力をつくる電流折り返し回路１７ｅ（詳細は後述）と、前記シュミットトリガ回路１７ｃの出力によってオンするサイリスタを含み該オンの際前記定電流回路１７ａをオフさせかつ前記コンデンサＣt を放電させるサイリスタ内蔵回路部１７ｄとを具える。なお、ここではサイリスタ内蔵回路部１７ｄを、サイリスタと、該サイリスタがオンした際にオンして定電流回路１７ａをオフするトランジスタＱｘとで構成してある。
この単安定マルチバイブレータを＋電源に接続して用いる場合は、図１１に＋Ｖと示したノードに＋電源を接続しかつ図１１にＧＮＤと示したノードを光通信装置のグランドに接続する。また、この単安定マルチバイブレータを−電源に接続して用いる場合は、図１１に（−Ｖ）と示したノードに−電源を接続しかつ図１１に（ＧＮＤ）と示したノードを光通信装置のグランドに接続する。ただし、この単安定マルチバイブレータを−電源に接続する場合、図１１の回路を、各トランジスタのＰＮ極性と各部の電流方向とを反転して構成し、＋Ｖと示したノードに−電源を接続し、ＧＮＤと示したノードに光通信装置のグランドを接続しても、動作させることができる。なお、電流折り返し回路１７ｅは、電流流入出力（バーＯ）をつくるための回路であり、第１の回路１５との関係で不要の場合は削除して良い。
この単安定マルチバイブレータは次のように動作する。
通信終了信号ＳE が入力端子Ｉにトリガとして入力されると定電流回路１７ａがオンする。定電流回路１７ａがオンすると電流ミラー回路１７ｂがオンし、および、コンデンサＣt の充電も開始される。また電流ミラー回路１７ｂがオンするので出力電流ＩOUT が出力端子Ｏおよびバ−Ｏから出力される。出力バーＯは、電流折り返し回路１７ｅを、線形電流ミラーで構成するか非線形電流ミラーで構成するかによって特性が異なる。図１１は非線形電流増幅回路の例である。ここで出力端子ＯおよびバーＯは、第１の回路１５に電流流出の形式の信号ＳE1を出力するか、電流流入の形式の信号ＳE1を出力するかに応じて、何れかを第１の回路１５に接続しておく。すると出力電流Ｉout が第１の回路１５のリセット入力端子Ｒに入力される。
また、定電流回路１７ａおよび電流ミラー回路１７ｂがオンするとシュミットトリガ回路１７ｃもオンする。ただし、この段階ではシュミットトリガ回路１７ｃの入力（図中Ｐ）はＬレベルであるのでシュミットトリガ回路１７ｃの出力もＬレベル（出力電流ゼロ）である。
ところがコンデンサＣt の充電が進んでいってシュミットトリガ回路１７ｃの入力が該回路の閾値を越えるレベル（Ｈレベル）になると、シュミットトリガ回路１７ｃの出力もＨレベルになる。シュミットトリガ回路１７ｃの出力がＨレベル（電流ミラー１７ｂで決定される電流を出力する）になるとサイリスタ内蔵回路部１７ｄ中のサイリスタがオンする。するとサイリスタ内蔵回路部１７ｄ中のトランジスタＱｘがオンするので定電流回路１７ａがオフするから、出力電流Ｉout もオフする。
このようにこの単安定マルチバイブレータは、通信終了信号ＳE をトリガーとして信号ＳE1である出力電流Ｉout を所定時間第１の回路１５に出力する。ここで、出力電流Ｉout がオンした後のこのオン状態の維持時間すなわち信号ＳE1のパルス幅は、定電流回路１７ａに備わる抵抗ＲonおよびコンデンサＣt により決まるコンデンサＣt の充電速度と、シュミットリガ回路１７ｄ内の閾値を決める抵抗Ｒt とにより決めることができる。信号ＳE のパルス幅を第１の回路１５を確実にオフ状態にすることができるように上記コンデンサＣt の容量、抵抗Ｒon、Ｒt の抵抗値などを選択する。
定電流回路１７ａがオフすると電流ミラー回路１７ｂもオフするのでシュミットトリガ回路１７ｃに負荷電流が供給されなくなり、そのためシュミットリガ回路１７ｃもオフする。また、サイリスタ１７ｄがオンするのでコンデンサＣt が放電され、それが終了するとこの単安定マルチバイブレータ自体も待機状態になる。待機状態にあるこの単安定マルチバイブレータでは、回路を流れる電流は実質的にゼロであるので、節電効果も高い。
なお、光通信回路１３から出力される通信終了信号ＳE が、第１の回路１５をオフ状態にすることができる信号形式である場合は第２の回路１７を省略することができる。
次に第３の回路１９について説明する。第３の回路１９は、第１の電源２９と光通信回路１３の電源端子ＶCCとの間を通信開始要求光信号の有無にかかわらず外部制御により接続状態とする回路である。光通信装置を常時受信可能状態にする際や、光通信装置が送信機能を有している場合（この実施の形態ではその例を示している）において送信を行なう際に、第３の回路１９を用いる。
この第３の回路１９は任意好適な回路で構成することが出来る。図１に示した第３の回路１９は、ノーマリオフ型のスイッチＳＥＴと、電流制限抵抗ＲSET との直列回路で構成した例である。この直列回路の一端を第１の回路１５のセット入力端子Ｓと接続し、他端を光通信装置のグランドに接続してある。
スイッチＳＥＴをオンすると、第１の回路１５のセット入力端子Ｓで電流流出が生じる。すなわち、通信開始要求光信号が受光素子１１に到来したときと同様な状態になる。したがって、第１の回路１５はオン状態となるので、光通信装置は通信可能状態になる。このオン状態は、通信終了信号ＳE に関連する信号ＳE1が第１の回路１５のリセット入力端子Ｒに入力されるまで保持される。
また、ノーマリオフ型のスイッチＳＥＴと、電流制限抵抗ＲSET との直列回路により第３の回路１９を構成する代わりに、図１２に示したように、第１の電源２９と光通信回路１３の電源端子ＶCCとの間に、第１の回路１５をバイパスさせる手動スイッチを設け、この手動スイッチにより第３の回路１９を構成しても良い。ただし、この場合は通信終了後に上記手動スイッチを手動でオフする必要がある。そうしないと光通信装置を待機状態にすることができない。
以上、第３の回路内のスイッチを手動で動作させる様に説明してきたが、前記光通信回路周辺の装置の制御出力を用いて該スイッチを動作させれば、周辺装置から前記光通信装置の電源オンの制御が可能になる。
次に、第４の回路２１について説明する。第４の回路２１は、通信終了信号の有無にかかわらず外部制御により、第１の回路１５による光通信回路１３と第１の電源２９との接続を解除させる回路である。
この第４の回路２１は、任意好適な回路により構成することができる。例えば第１の回路１５のリセット端子Ｒと＋電源（或はグランド）との間に電流制限抵抗と手動スイッチとの直列回路を設け、これにより第４の回路を構成しても良い。第１の回路１５をオフ状態とするに充分な時間、この手動スイッチをオンにしておくと、第１の回路１５をオフ状態にすることができる。
第１の回路１５と第１の電源２９との間に、ノーマリーオンの手動スイッチを接続しておき、該スイッチを必要時にオフすることで第１の回路の電流を一旦ゼロとすることによっても、該第１の回路１５をオフさせることができる。
より現実的な第４の回路の一例として、例えば図１や図１１に示したＯＲ回路を挙げることができる。すなわち、図１１に示したように、互いに並列接続された２個のＮＰＮトランジスタＱａ，Ｑｂを含み、いずれか一方のトランジスタのベースに光通信回路１３からの通信終了信号ＳE を、また他方のトランジスタのベースに通信終了信号に相当する信号（外部リセット信号Ｓrst という）を入力できるＯＲ回路である。このＯＲ回路の場合トランジスタＱａ，Ｑｂそれぞれのコレクタを第２の回路１７の入力Ｉに接続する。
また、第４の回路２１を複数個所に設けても良い。第４の回路２１を４つ設けた例を図１２に示した。この場合、単独で使用しても良く、或は、前記第３の回路との間で優先度を持たせるために複数回路を使用しても良い。
なお図１１に示したＯＲ回路２１は、第２の回路１７としての単安定マルチバイブレータ１７に＋電源を接続する場合に好適な回路である。第２の回路１７としての単安定マルチバイブレータ１７に−電源を接続する場合は、例えば図１３に示したようなＯＲ回路２１を用いる。すなわち互いに並列接続された２個のＰＮＰトランジスタＱｘ，Ｑｙと、これらトランジスタに直列接続された定電圧ダイオードＤ0 と、このダイオードＤ0 のカソード端子にベースが接続されたＮＰＮトランジスタＱｚとを含むＯＲ回路２１である。この場合、２個のＰＮＰトランジスタＱｘ，Ｑｙのいずれか一方のトランジスタのベースに光通信回路１３からの通信終了信号ＳE を、また他方のトランジスタのベースに外部リセット信号Ｓrst を入力する。しかも、トランジスタＱｚのコレクタを第２の回路１７の入力Ｉに接続する。
雑音などにより第１の回路１５が誤動作してオン状態になった場合等は、図１１または図１３に示した第４の回路２１に外部リセット信号Ｓrst を入力する。するとこれが第２の回路１７のトリガとなるので第２の回路１７は通信終了信号に関連する信号ＳE1を第１の回路１５のリセット入力端子Ｒに出力する。そのため第１の回路１５を通信終了信号ＳE にかかわらずオフ状態にすることができる。
前記光通信装置に接続される周辺の装置の制御出力を、該第４の回路の外部リセット信号Ｓrst として入力するようにすれば、周辺装置から前記光通信装置の電源オフの制御が可能になる。周辺装置から前記光通信装置の電源オフの制御を行なう別の方法として、図２の光通信回路１３の入力端子群Ｄi 中の制御信号を用い、制御部１３ｃより通信終了信号ＳE を端子ＴＲＩより出力（仲介出力）させてもよい。
次にローパスフィルタ２３について説明する。ローパスフィルタ２３を設ける目的は次の通りである。受光素子１１としてフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードを用いた場合、光通信中に受光素子１１のバイアス電圧が急激に変動すると、フォトダイオードのｐｎ接合容量の充放電電流が生じこれが光電流（受光電流）に重畳する雑音電流となる。ローパスフィルタ２３はこの雑音電流の発生を防止する。
このローパスフィルタ２３は受光素子１１と入力端子Ｉi とスイッチ回路１５のセット入力端子Ｓとの間に設ける。ここでは、受光素子１１とスイッチ回路１５のセット入力端子Ｓとの間にコンデンサＣＦおよび抵抗ＲＦからなる一次形ローパスフィルタを設けている。なお、一次形ローパスフィルタの代わりに高次のローパスフィルタを用いて、雑音減衰特性をさらに高めても良い。また、雑音電流に比べ光電流が充分に大きい場合等、雑音電流を問題としない場合は、ローパスフィルタ２３を省略しても良い。
また、発光素子２５は光信号を送信するための素子である。発光素子２５は発光ダイオードまたは半導体レーザ等任意好適な素子で構成することができる。発光素子２５は光通信回路１３に備わる発光素子駆動回路１３ｄにより駆動される。発光素子２５で生じた光信号は例えば光ファイバ２７ｂを介して外部に送られる。
なお、送信と受信それぞれの光信号の波長を異ならせたり、送信／受信のタイミングを制御する等して、送信と受信の光信号を区別できるようにして、送信と受信とを１本の光ファイバで行なうようにしても良い。また、光通信装置を受信専用とする場合は、発光素子２５およびそれに関連する回路部分を省略することができる。
２．第２の実施の形態
次に第２の実施の形態として、スイッチ回路１５ｂと電流折り返し回路１５ｃとを含む回路により第１の回路１５を構成する例（請求項１に記載の発明）を説明する。
図１４はそのような構成の光通信装置の１例を示した図である。特にこの場合は、光通信回路１３用の電源として＋電源２９を用い、かつ、受光素子１１のバイアス供給源として−電源３１を用いることを可能にするために、電流折り返し回路１５ｃを用いた光通信装置を示している。
この図１４に示した光通信装置では、受光素子１１を電流折り返し回路１５ｃを介しスイッチ回路１５ｂに接続したこと、受光素子１１の接続極性関係を図１の場合と逆にしたこと、および、受光素子１１のバイアス供給源として−電源３１を用いたことを除いて、各構成成分の接続関係は第１の実施の形態と同じとしてある。以下、第１の実施の形態と相違する点について主に説明する。
まずスイッチ回路１５ｂは、第１の実施の形態と同様に、少なくとも第１〜第４の端子を持つ。ここではスイッチ端子Ｇ、セット入力端子Ｓ、スイッチ端子Ｏおよびリセット入力端子Ｒを持つ。そして、スイッチ端子Ｇを第１の電源（図示例では＋電源２９）に接続し、セット入力端子Ｓを電流折り返し回路１５ｃの出力端子Ｏに接続し、スイッチ端子Ｏを光通信回路１３の電源端子ＶCCに接続し、リセット入力端子Ｒを第２の回路１７の出力端子Ｏと接続してある。
さらにこのスイッチ回路１５ｂは、受光素子１１が通信開始要求光信号を受光した際に電流折り返し回路１５ｃを流れる光電流Ｉp をトリガとしてスイッチ端子Ｇ，Ｏ間を導通状態にする機能を持つ。しかもこの導通状態を通信終了信号ＳE またはこれに関連する信号ＳE1がリセット入力端子Ｒに入力されるまで維持する機能を持つ。
このスイッチ回路１５ｂを、例えば図３〜図４（Ｂ）を参照して説明した各スイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 のいずれかで構成することができる。
電流折り返し回路１５ｃは、入力端子Ｉと、出力端子Ｏと、入力端子、出力端それぞれを流れる電流の和の電流が流れるコモン端子ＣＯＭとを持つ回路であり、入力端子Ｉを流れる電流により出力端子Ｏに電流が流れる回路である。
この電流折り返し回路１５ｃの入力端子Ｉを受光素子１１のバイアス端子（ここではアノード）に接続してある。ただし、この場合はローパスフィルタ２３を介し入力端子Ｉを受光素子１１のアノードに接続している。もちろん既に説明したようにローパスフィルタ２３を省略する場合があっても良い。
さらに電流折り返し回路１５ｃの出力端子Ｏをスイッチ回路１５ｂのセット入力端子Ｓに接続してある。さらに、電流折り返し回路１５ｃのコモン端子ＣＯＭをバイアス供給源である−電源３１に接続してある。
この電流折り返し回路１５ｃの具体的な回路例を図１５（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示す。図１５（Ａ）の電流折り返し回路は、入力端子Ｉと、該入力端子電流を線形増幅した電流を出力する出力端子Ｏと、入出力端子の和の電流が流れるコモン端子ＣＯＭとを持つ線形電流増幅回路で構成した回路である。図１５（Ｂ）、（Ｃ）それぞれの電流折り返し回路１５ｃは、入力電流がゼロ付近で最小電流増幅率を示し、かつ、入力電流増大と共に電流増幅率が増大する非線形電流増幅回路と、出力電流の最大値を制限する抵抗ＲC （図１５（Ｂ））または定電流回路ＩC （図１５（Ｃ））とで構成した電流折り返し回路である。もちろん、この回路の場合も入力端子Ｉと、出力端子Ｏと、入出力端子Ｉ，Ｏを流れる電流の和の電流が流れるコモン端子ＣＯＭとを有している。
図１５（Ａ）〜（Ｃ）いずれの回路も、ベース同士を接続してある２個のＮＰＮトランジスタＱA 、ＱB を含む回路である。入力端子Ｉ側のＮＰＮトランジスタＱA はベース・コレクタ間を短絡した状態になっている。そのため、トランジスタＱA において入力端子Ｉとコモン端子ＣＯＭとの間に順方向のｐｎ接合が生じるので、受光素子１１にバイアス電圧を常時供給することができる。しかも、受光素子１１で光電流Ｉp が生じると、トランジスタＱB がオンするので、スイッチ回路１５ｂのセット入力端子Ｓで電流流出が生じる。そのため、これをトリガとしてスイッチ回路１５ｂはオン状態になるので、光通信回路１３と＋電源２９とを接続することができる。
ここで電流折り返し回路１５ｃとして特に入力電流ゼロ付近で最小電流増幅率を示す非線形電流増幅回路を有した回路（図１５（Ｂ）、（Ｃ））を用いると、微小電流は抑圧されかつあるレベル以上の電流は強調増幅されるという非線形電流増幅回路の特性により、受光素子１１の通信開始要求光信号受信部のＳ／Ｎ比が向上する。すなわち、微小電流領域にある受光雑音電流は抑圧され、通信開始要求光信号に起因して生じる光電流は強調増幅されるので、受光素子１１の通信開始要求光信号受信部のＳ／Ｎ比が向上する。
また図１６は電流折り返し回路を用いた光通信装置の他の例を示した図である。詳細には、光通信回路１３用の電源として＋電源２９を用い、かつ、受光素子１１のバイアス供給源として別の＋電源３３を用いることを可能にするために、第１の回路１５をスイッチ回路１５ｂと電流折り返し回路１５ｄとを含む回路で構成した例を示している。
ここでいう別の＋電源３３は任意好適なものとできる。この図１６の場合は、別の＋電源３３として、光通信回路１３により出力電圧が制御されかつ前記光通信回路１３への電源供給がオフのとき（すなわち光通信回路１３がオフのとき）は固定の直流電圧を出力する被制御型電源３３、具体的にはＡＧＣを可能にする高電圧発生回路（ＨＶ回路）を用いる例を示している。なおこの第２の実施の形態の主たる目的は電流折り返し回路１５ｄの効果を述べることにあるので、被制御型電源３３についての説明は後の第４の実施の形態において説明する。
また受光素子１１のバイアス供給源として上記のような被制御型電源３３を用いる場合は、光通信回路１３として、被制御電源３３を制御する信号を出力できるＡＧＣアンプを内蔵しかつ制御信号出力端子ＶC を持つ光通信回路を用いる。図１６では、そのため制御信号出力端子ＶC を有した光通信回路１３を示してある。ただしこの第２の実施の形態の主たる目的は電流折り返し回路１５ｄの効果を述べることにあるので、ＡＧＣアンプ内蔵の光通信回路についての説明は後の第４の実施の形態において説明する。
また図１６に示した光通信装置の場合は、スイッチ回路１５ｂとして、例えば図４（Ｂ）を用い説明した回路１５ａ4 であって上記(1)の使い方で、セット入力Ｓ２を使用する回路、或は図５を用いて説明した回路１５ａ5 を用いる。図１６に示した光通信装置では、光電流が生じるとセット入力端子Ｓに電流流入の形で電流が流れるので、それに応じたスイッチ回路１５ａ4 や１５ａ5 を用いる必要があるからである。
また図１６に示した光通信装置の場合に用いることができる電流折り返し回路１５ｄの具体的な回路例を図１７（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示す。図１７（Ａ）の回路は図１５（Ａ）を用い説明した回路の構成においてＮＰＮトランジスタをＰＮＰトランジスタに変えた回路、図１７（Ｂ）の回路は図１５（Ｂ）を用い説明した回路の構成においてＮＰＮトランジスタをＰＮＰトランジスタに変えた回路である。しかも出力端子ＯにダイオードＤを接続した回路である。
この図１７（Ａ），（Ｂ）いずれの回路も受光素子１１に＋電源によりバイアス電圧を供給する関係上から、用いるトランジスタがＰＮＰトランジスタとなっている。またダイオードＤは、＋電源２９の電位に比べ被制御型電源３３の電位が低くなった場合の電流逆流を防止するものである。
この図１７（Ａ）、（Ｂ）いずれの回路も、入力端子Ｉ側のＰＮＰトランジＱ1 は、ベース・コレクタ間を短絡した状態になっている。そのため、トランジスタＱ1 においてコモン端子ＣＯＭと入力端子Ｉとの間に順方向のｐｎ接合が生じるので、受光素子１１にバイアス電圧を常時供給することができる。しかも、受光素子１１で光電流Ｉp が生じると、トランジスタＱ1 、Ｑ2 に電流が流れ、スイッチ回路１５ｂのセット入力端子Ｓ２で電流流入が生じる。そのため、スイッチ回路１５ｂはオン状態になるので、光通信回路１３と＋電源２９とを接続することができる。ここで電流逆流防止ダイオードＤは、＋電源２９の電位に比べ被制御型電源３３の電位が常に高い場合は、省略することができる。
なお図１７（Ｂ）においては、電流制限抵抗ＲC の代わりに定電流回路ＩC を用いても良いことを示している。また図１７の各回路において、トランジスタおよびダイオードのＰＮ極性を逆にした構成とすることにより、流入電流に対する電流折り返し回路が実現する。
３．第３の実施の形態
上述の第１の実施の形態および第２の形態いずれの場合も、光電流をトリガとしてスイッチ回路１５ａまたは１５ｂがオンすると、該スイッチ回路１５ａまたは１５ｂ自体を経由して光通信回路１３に電流が流れる例であった。ところで光通信回路１３が大電流を必要とする場合は、スイッチ回路１５ａや１５ｂにも大電流が流れる。そのような場合は、スイッチ回路１５ａや１５ｂを、光電流Ｉp に応じスイッチング信号を生成する第１のスイッチ回路と、光通信回路１３への電流経路を担当する第２のスイッチ回路とに分けた方が好ましい。こうした方が、電流経路を担当する部分のみに大電流に耐える半導体素子を用いれば済む等の利点が得られるからである。この第３の実施の形態はその例である。
図１８および図１９は、この第３の実施の形態の考えを、第１の実施の形態における図１の光通信装置に適用した例の説明図である。特に図１８はその装置の構成を示す図、図１９は第２のスイッチ回路の具体例を示した図である。
図１８に示した光通信装置では、スイッチ回路１５ａを、光電流に応じスイッチング信号を生成する第１のスイッチ回路１５１と、該スイッチング信号によりオン／オフされ、スイッチ回路１５ａにおける第１の電源２９が接続されたスイッチ端子Ｇ、Ｏａと光通信回路１３の電源端子ＶCCが接続されたスイッチ端子Ｏｂとを接続／非接続する第２のスイッチ回路１５２とで構成してある。
ここでスイッチ回路１５ａは既に説明したように、通信開始要求光信号に応じ受光素子１１で生じる光電流をトリガとしてオンし（すなわちスイッチ端子ＧおよびＯ間を導通状態とし）、該オン状態を通信終了信号ＳE またはそれに関連する信号ＳE1が到来するまで保持する必要がある。スイッチ回路１５ａを第１および第２のスイッチ回路１５１，１５２で構成する場合も上記保持機能は必要になる。ただし、上記保持機能を第１のスイッチ回路１５１側にもたせるか、第２のスイッチ回路１５２側にもたせるかは回路設計に応じ選択することができる。具体的には、第１のスイッチ回路１５１が上記オン状態を維持するに必要な時間スイッチング信号を出力しつづけるようにしても良いし、または、第１のスイッチ回路１５１は第２のスイッチ回路１５２にトリガ程度にスイッチング信号を出力し第２のスイッチ回路１５２側で上記オン状態を保持するようにしても良い。リセット入力端子Ｒは保持側のスイッチ回路に設ける。以下の例では、第１のスイッチ回路１５１が上記オン状態を維持するに必要な時間第２のスイッチ回路１５２にスイッチング信号を出力する例を説明する。
この第１のスイッチ回路１５１は、例えば図３〜図４（Ｂ）を用いて説明したスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 のいずれかの回路で構成することができる。いずれのスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 の場合も、スイッチ端子Ｇを＋電源２９に接続し、セット入力端子Ｓを受光素子１１のバイアス端子にローパスフィルタ２３を介し接続し、スイッチ端子Ｏを第２のスイッチ回路１５２の入力端子Ｉに接続し、リセット入力端子Ｒを第２の回路１７の出力端子Ｏに接続して使用する。
既に説明したようにこれらスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 は、そのセット入力端子Ｓに光電流が流れるとオン状態となる。このオン状態はこれらスイッチ回路１５ａ1 のリセット入力端子Ｒに通信終了信号ＳE に関連する信号ＳE1が入力されるまで保持される。このオン状態では、第１のスイッチ回路１５１の出力端子Ｏから信号（電流）が出力され続ける。この信号は第２のスイッチ回路１５２をオンさせるスイッチング信号になる。
一方、第２のスイッチ回路１５２は、スイッチ回路１５ａにおける＋電源２９に接続された端子（図１８ではスイッチ端子Ｇ、Ｏａ）と、光通信回路１３の電源端子ＶCCに接続された端子（図１８ではスイッチ端子Ｏｂ）とを、第１のスイッチ回路１５１から出力されるスイッチング信号に応じ接続／非接続できればその構成は特に限定されない。第２のスイッチ回路１５２の具体例としては、フォトカプラ回路１５２ａ（図１９（Ａ）参照）、リレー回路１５２ｂ（図１９（Ｂ）参照）、トランジスタ回路１５２ｃ（図１９（Ｃ）参照）、上記フォトカプラにトランジスタを組み合わせた回路１５２ｄ（図１９（Ｄ）参照）、上記リレー回路にトランジスタを組み合わせ回路１５２ｅ（図１９（Ｅ）参照）等を挙げることが出来る。
図１９に示したいずれの第２のスイッチ回路１５２ａ〜１５２ｅの場合も、その入力端子Ｉを第１のスイッチ回路１５１の出力であるスイッチ端子Ｏに接続し、その駆動入力他端子Ｇを光通信装置のグランドに接続し、その出力端子Ｏａを第１のスイッチ回路１５１のスイッチ端子Ｇに接続し、その出力他端子Ｏｂを光通信回路１３の電源端子ＶCCに接続して使用する。
図１８を用いて説明したこの光通信装置の場合、待機状態が解除されると第２のスイッチ回路１５２を介し第１の電源２９から光通信装置１３に電源供給される。それ以外の動作は第１の実施の形態の光通信装置の動作と同様である。
なお、第２のスイッチ回路１５２として入力側が低抵抗である回路（例えばフォトカプラ回路）を用いる場合、第１のスイッチ回路１５１として定電流機能を有している回路、例えば図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）に示したいずれかの回路を用いるのが良い。
また図２０は、この第３の実施の形態の考えを、第１の実施の形態における図９の光通信装置に適用した例の説明図である。すなわち、光通信回路１３用の電源２９を−電源２９とした光通信装置にこの第３の実施の形態の考えを適用した例の説明図である。
図２０に示した光通信装置では、スイッチ回路１５ａを、第１のスイッチ回路１５３と、第２のスイッチ回路１５２とで構成してある。第１のスイッチ回路１５３は例えば例えば図４（Ｂ）を用い説明したスイッチ回路１５ａ4 であって上記(2)の使い方でセット入力Ｓ２を用いる回路、或は図５を用いて説明したスイッチ回路１５ａ5 により構成することができる。
いずれのスイッチ回路１５ａ4 、１５ａ5 の場合も、スイッチ端子Ｇ２を−電源２９に接続し、セット入力端子Ｓ２を受光素子１１のバイアス端子にローパスフィルタ２３を介し接続し、スイッチ端子Ｏ２を第２のスイッチ回路１５２の入力端子Ｇに接続し、リセット入力端子Ｒを第２の回路１７の出力端子Ｏに接続して使用する。
一方、第２のスイッチ回路１５２は、例えば、図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）を用いて説明した各回路で構成することができる。ただし、図１８に示した回路に対して電流方向が逆向きとなるので、その入力端子Ｉを光通信装置のグランドに接続し、その駆動入力他端子Ｇを第１のスイッチ回路１５３の出力となるスイッチ端子Ｏ２に接続し、その出力端子Ｏｂを第１のスイッチ回路１５３のスイッチ端子Ｇ２に接続し、その出力他端子Ｏａを光通信回路１３の電源端子ＶCCに接続して使用する。
図２０を用いて説明したこの光通信装置の場合、待機状態が解除されると第２のスイッチ回路１５２を介し第１の電源２９から光通信装置１３に電源供給される。それ以外の動作は第１の実施の形態の光通信装置の動作と同様である。
４．第４の実施の形態
上述した第１の実施の形態や第３の実施の形態では、光通信回路１３用の電源としての第１の電源２９から第１の回路１５を介し受光素子１１にバイアス電圧を供給する例を説明した。この第１の電源２９は一般に固定の直流電圧を出力する電源である。
しかし、受光素子１１に対し受光素子１１の光電流パルス振幅を一定にする制御電圧を第１の回路１５を介しバイアス電圧として供給できればより好ましい。そうすると、待機時の消費電力が実質的にゼロで、かつ、通信時には光電流パルス振幅を一定とするオートゲインコントロール（フルＡＧＣ）を含むオートゲインコントロールによる高品質の光通信が可能な光通信装置が実現できるからである。
そこでこの第４の実施の形態では被制御型電源を第１の回路１５に接続する例（請求項８に記載の発明）を説明する。以下、図２１〜図２６を参照して詳細に説明する。ここで、図２１はこの第４の実施の形態の概念図に相当する図である。
図２１に示した第４の実施の形態の光通信装置は、受光素子１１、光通信回路１３、第１の回路１５、第２の回路１７、第３の回路１９、第４の回路２１、ローパスフィルタ２３、発光素子２５、第１の電源２９および被制御型電源３３を具える。
ここで、受光素子１１はアバランシェフォトダイオードで構成してある。
また光通信回路１３は、図２２に示したように、第１の実施の形態で説明した構成に加え、被制御型電源３３としての高電圧発生回路の出力電圧Ｖout を制御する信号をも生成するＡＧＣアンプ１３ｅを内蔵し、かつ、該信号の出力端子ＶC を有した光通信回路としてある。ＡＧＣアンプ１３ｅを内蔵する光通信回路は、例えば文献（「新版・光ファイバ通信」，副島俊雄、貝淵俊二 著、電気通信ニュース社、昭和５６．１２．１２，Ｐ４１９）に記載されているなど、公知である。
また、第１の回路１５を、被制御型電源３３と、第１のスイッチ回路１５４と、第２のスイッチ回路１５５とを含む回路で構成してある。
被制御型電源３３を用いることとし、かつ、第１の回路１５を第１および第２のスイッチ回路１５４、１５５で構成しかつ被制御型電源３３を第１の回路１５に接続することとしたため、それらの接続関係が第１の実施の形態の場合と相違する。それについては以下に順次説明するが、それ以外の構成成分の接続関係は第１の実施の形態と同様になっている。
ここで被制御型電源３３は、その出力電圧Ｖout が光通信回路１３により制御されかつ光通信回路１３への第１の電源２９からの電源供給がオフ状態の場合は固定の直流電圧を出力する電源である。具体的には、受光素子１１としてのアバランシェフォトダイオードの電流増倍率を制御することが出来るような電圧を、光通信回路１３の制御の下で出力し、しかも、光通信回路１３がオフ状態の場合は固定の直流電圧を出力する高電圧発生回路（ＨＶ回路）を用いる。
このような高電圧発生回路は、光通信回路１３がオフ状態の時に固定の直流電圧を出力でき、かつ、光通信回路１３がオン状態の時は光通信回路１３の制御に対し単調増加または単調減少の電圧出力が得られるならば、任意好適な回路で構成することができる。また典型的には、高電圧発生回路は、光通信回路１３用の電源である第１の電源２９よりも高い電圧を出力できる回路とする。
被制御型電源３３としての高電圧発生回路の具体的な回路例を図２３に示す。この高電圧発生回路３３は、高電圧源となるＤＣ／ＤＣ変換回路３３ａおよび、トランジスタＱ1 〜Ｑ3 と、定電圧ダイオードＶｚと、トランジスタＱ1 、Ｑ2 の負荷インピーダンスとしての定電流回路Ｉ1 、Ｉ2 （高抵抗に置き換えても良い。）とを含む増幅回路３３ｂで構成する。ＤＣ／ＤＣ変換回路３３ａは、第１の電源２９の電圧をそれより高い電圧に変換する。高電圧発生回路３３の入力端子Ｉを光通信回路１３の制御電圧出力端子ＶC と接続してあり、高電圧発生回路３３の出力端子Ｏを第１のスイッチ回路１５４の第１の端子としてのスイッチ端子Ｇと接続してある。
被制御型電源３３としてのこの高電圧発生回路３３では、入力端子Ｉに入力がないとトランジスタＱ1 がオフ、かつ、トランジスタＱ2 がオン（飽和）となるので、出力端子Ｏからは定電圧ダイオードＶｚにより決められる定電圧かつ直流電圧が出力される。すなわち、光通信回路１３と第１の電源２９との間が非接続状態なため光通信回路１３がオフ状態（端子ＶC よりの出力ゼロ）の場合は、高電圧発生回路３３は直流かつ固定の電圧を第１のスイッチ回路１５４のスイッチ端子Ｇに出力する。
一方、光通信回路１３がオン状態のときはその端子ＶC から高電圧発生回路３３の入力端子Ｉに制御信号が入力される。すると、トランジスタＱ1 およびＱ2 がアクティブとなり増幅動作を行なう。そして、この高電圧発生回路３３は、定電圧ダイオードＶｚにより決められる定電圧とＤＣ／ＤＣ変換回路３３ａの出力高電圧ＨＶとの間の電圧であって光通信回路１３の端子ＶC から出力される制御信号の大小に応じた電圧を、第１のスイッチ回路１５４のスイッチ端子Ｇに出力する。
なお、この図２３の回路例の場合は、第１の電源２９を高電圧発生回路３３の電源として用いることとしたため昇圧回路としてのＤＣ／ＤＣ変換回路３３ａを必要としていたが、光通信装置に高電圧発生回路３３用の独立した高電圧直流電源を用意する場合はＤＣ／ＤＣ変換回路３３ａは省略することができる。
また第１のスイッチ回路１５４は、少なくとも第１〜第４の端子を持つ回路である。しかも、第１の端子を前記被制御型電源３３の出力端子Ｏに接続し、第２の端子を受光素子１１のバイアス端子（ここではカソード）にローパスフィルタ２３を介し接続し、第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、第４の端子を第２の回路１７の出力端子Ｏに接続してある回路である。しかも、被制御型電源３３に基づく電圧を第２の端子を介し受光素子１１にバイアス電圧として常時供給しかつ通信開始要求光信号を受光した際に第２の端子を流れる光電流をトリガとして第３の端子からスイッチング信号を前記通信終了信号ＳE またはそれに関連する信号ＳE1が第４の端子に入力されるまで出力する回路である。
この第１のスイッチ回路１５４は上記機能を達成することができる回路であれば任意好適な回路で構成することが出来る。
この第１のスイッチ回路１５４を、例えば図３〜図４（Ｂ）を用いて説明したスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 のいずれかの回路で構成することができる。その場合はスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 それぞれのスイッチ端子Ｇを被制御型電源３３の出力端子Ｏと接続し、セット入力端子Ｓを受光素子１１のカソードにローパスフィルタ２３を介し接続し、スイッチ端子Ｏを第２のスイッチ回路１５５の入力端子Ｉに接続し、リセット入力端子Ｒを第２の回路１７の出力端子Ｏに接続する。
この第１のスイッチ回路１５４では、スイッチ端子Ｇとセット入力端子Ｓとの間の順方向のｐｎ接合を通して、被制御型電源３３の電圧に基づく電圧すなわち被制御型電源３３の出力電圧よりいくらかレベルシフトした電圧を受光素子１１にバイアス電圧として常時供給することができる。詳細には、光通信回路１３がオフ状態の場合は被制御型電源３３から出力される固定の直流電圧に基づく電圧が受光素子１１にバイアス電圧として供給され、一方、光通信回路１３がオン状態の場合は、光通信回路１３により制御された状態の高電圧発生回路３３から出力される電圧に基づく電圧が、受光素子１１にバイアス電圧として供給される。
これは、光通信回路１３がオン状態の場合すなわち通信可能状態の場合は、受光素子１１に対しその光電流パルス振幅を一定に制御するバイアス電圧を供給出来ることを意味する。従って、受光素子１１としてアバランシェフォトダイオードを用いた場合は、光電流パルス振幅が一定に制御されたいわゆるオートゲインコントロール（フルＡＧＣ）による光通信を行なうことが出来る。
ここで第１のスイッチ回路１５４のオン／オフ動作原理は、第１の実施の形態において説明したスイッチ回路１５ａのオン／オフ動作の原理と同じである。すなわち、受光素子１１が通信開始要求光信号を受光すると、その際に生じる光電流がセット入力端子Ｓを流れるので、この第１のスイッチ回路１５４はオン状態となる。このオン状態は第１のスイッチ回路１５４のリセット入力端子Ｒに第２の回路１７から通信終了信号ＳE1が入力されるまで保持される。第１のスイッチ回路１５４はオン状態の間、スイッチ端子Ｏからスイッチング信号を第２のスイッチ回路１５５に出力する。
また、第２のスイッチ回路１５５は、光通信回路１３用の電源としての第１の電源２９と光通信回路１３の電源端子ＶCCとの間に設けられ、第１のスイッチ回路からのスイッチング信号に応じ光通信回路１３と第１の電源２９との間を接続状態とする回路である。
この第２のスイッチ回路１５５は、上記機能を持つならば任意好適な回路で構成することができる。第２のスイッチ回路１５５の部分を具体的な回路により構成した光通信装置の例を、図２４〜図２６にそれぞれ示した。
図２４に示した光通信装置は、第２のスイッチ回路１５５としてサージ電圧吸収用ダイオードＤＲ付きのリレーＲを用いた例である。なお、該サージ電圧吸収用ダイオードＤＲをツェナーダイオードに変更しかつツェナー電圧を該リレーＲの動作電圧値とし、しかも、第１のスイッチ回路１５４として図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）に示したスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ3 のいずれかの回路すなわち定電流出力となるスイッチ回路を用いると、被制御型電源３３からの出力電圧幅が広い場合にも対応できるようになるのでＡＧＣ範囲が広くとれる。
また図２５に示した光通信装置は、第２のスイッチ回路１５５としてフォトカップラーを用いた例である。フォトカップラは入力部分が低抵抗なスイッチ素子であるので、第１のスイッチ回路１５４としては定電流機能を持つ回路例えば図３（Ａ）、（Ｂ）および図４（Ａ）のいずれかの回路とするのが好適である。
図２６に示した光通信装置は、第１のスイッチ回路１５４からのスイッチング信号（出力電流）を抵抗ＲＤＣ又はツェナーダイオードＤｚに流して電圧に変換し、この電圧によりバッファトランジスタＱ1 をオンさせて第２のスイッチ回路１５５全体としてオン状態を形成する回路例である。
この他、第２のスイッチ回路１５５の例として、図１９（Ａ）〜（Ｅ）に示した各回路が挙げられる。
この第４の実施の形態の光通信装置の場合は、第１のスイッチ回路１５４がオンすると第２のスイッチ回路１５５はオン状態となり、その結果、光通信回路１３と第１の電源２９とが接続されるので光通信装置は通信可能状態になる、また第１のスイッチ回路１５４がオフすると第２のスイッチ回路１５５はオフ状態になり、その結果、光通信回路１３と第１の電源２９とが非接続状態とされるので光通信装置は待機状態になる。
また待機状態であっても、受光素子１１には被制御型電源３３から直流の固定電圧がバイアス電圧として供給されている。しかも、図６〜図８を用い説明したようにこの光通信装置にはこれが待機状態であっても光電流をグランドに流す経路が存在する。そのため、通信開始要求光信号が到来してこれに応じ受光素子１１で光電流が生じると、これをトリガとして光通信装置は通信可能状態に復帰する。
また、通信可能状態に復帰すると、受光素子１１には被制御型電源３３からＡＧＣ制御による電圧が供給される。そのため、受光素子１１としてアバランシェフォトダイオードを用いると、該アバランシェフォトダイオードの電流増倍率を制御して、受光電流パルス振幅を一定にさせるオートゲインコントロール（フルＡＧＣ）を実現できる。
従って、この第４の実施の形態の場合は、待機時の節電効果が従来に比べて高く、しかも、フルＡＧＣ機能を持つ光通信が可能な光通信装置が実現される。
５．第５の実施の形態
上記の第４の実施の形態では、受光素子１１に被制御型電源３３からバイアス電圧を供給できる例を説明した。ただし上記第４の実施の形態の場合は、通信可能状態となった際にもバイアス電圧は第１のスイッチ回路１５４を経由して受光素子１１に供給する構成であった。そのため、光通信を行なっている際に第１のスイッチ回路１５４や第２のスイッチ回路１５５でノイズが発生した場合にこれが受光素子１１に漏れ込んでしまう場合も考えられる。これは光通信をより信頼性の高いものとする上で改善されるべきである。
また、上述の第４の実施の形態の場合、待機状態においても被制御型電源３３としての高電圧発生回路を利用して受光素子１１にバイアス電圧を供給する。高電圧発生回路は高圧発生回路を具えたり増幅回路部分を具えた分、電力損失が大きい。以上どのケースにおいても、待機時にアクティブ状態にあるのは電源回路のみであり、アクティブ状態にある電源回路数を削減（１個に）できれば、さらに節電効果が高まる。
これらについて対策された光通信装置が実現できれば好ましい。この第５の実施の形態はその例である（請求項９の発明）。以下、図２７〜図２９を参照して詳細に説明する。
この第５の実施の形態の光通信装置は、受光素子１１、光通信回路１３、第１の回路１５、第２の回路１７、第３の回路１９、第４の回路２１、ローパスフィルタ２３、発光素子２５および第１の電源２９を、第４の実施の形態と同様に具える。
ただし、第１の回路１５を、切り換え回路３５と、被制御型電源３７と、第１のスイッチ回路１５６と、第２のスイッチ回路１５７とを含む回路で構成してある。
切り換え回路３５を具えたためそれに関連する接続関係が第４の実施の形態の場合と相違する。それについては以下に順次説明する。それ以外の構成成分の接続関係は第４の実施の形態と同様になっている。
まず切り換え回路３５は、第１の端子１と、第２の端子２と、前記受光素子のバイアス端子に接続されたコモン端子ＣＯＭとを有した回路である。しかも、第１のスイッチ回路１５６からスイッチング信号（詳細は後述する）により制御され、該スイッチング信号が出力された場合は第２の端子２およびコモン端子ＣＯＭ間を接続するという第１の状態をとり、スイッチング信号が入力されない場合は第１の端子１およびコモン端子ＣＯＭ間を接続するという第２の状態をとる回路である。
この切り換え回路３５の第１の端子１に第１のスイッチ回路１５６のセット入力端子Ｓを接続してあり、第２の端子２に被制御型電源３７の出力Ｏを接続してある。
この切り換え回路３５は、上記機能を持つものであれば任意好適な回路で構成することができる。そのいくつかの具体例を図２７〜図２９の各回路中に示してある。
図２７の光通信装置の場合は、第２のスイッチ回路１５７をリレーで構成していることを考慮して、該リレーで駆動される別の切り換え接点回路を付加してこれにより切り換え回路３５を構成している。
図２８の光通信装置の場合は、２個のダイオードにより切り換え回路３５を構成している。詳細にはカソード同士を接続しこれをコモン端子とし、かつ、一方のダイオードのアノードを第１の端子１とし、他方のダイオードのアノードを第２の端子２として、切り換え回路３５を構成している。この場合は、機械的可動部分がないので、リレーを用いた切り換え回路３５に比べて信頼性がある。
この図２８における切り換え回路３５の場合、被制御型電源３７の動作時の出力電圧が第１の電源２９の電源電圧より常に高くなる様に設定すると、被制御型電源３７の出力電圧のｏｎ／ｏｆｆにより、切り換え回路３５の第１と第２の端子間の印加電圧の大小関係が逆転し導通ダイオードが入れ換ることになり切り換え動作が実現する。
図２９の光通信装置の場合は、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタとＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタとを１個づつ用いて切り換え回路３５構成している。詳細には、ＮＭＯＳのソースとＰＭＯＳのドレインとを互いに接続してこれをコモン端子ＣＯＭとし、かつ、ＮＭＯＳのドレインに両ＭＯＳのゲートを接続し第２の端子２とし、ＰＭＯＳのソースを第１の端子１とする。この場合も、機械的可動部分がないので、リレーを用いた切り換え回路３５に比べて信頼性がある。
この図２９における切り換え回路３５の場合、被制御型電源３７の動作時の出力電圧が、第１の電源２９の電源電圧より常に高くなる様に設定しておけば、光通信回路１３がオフ状態なため被制御型電源３７の出力電圧がゼロの時ＰＭＯＳ側が導通状態となり、光通信回路１３がオン状態なため被制御型電源３７の出力電圧が高電圧となった時ＮＭＯＳ側が導通状態となる。このように、該ＭＯＳトランジスタがオン／オフして切り換え動作が実現する。
被制御型電源３７は、その出力電圧Ｖout が光通信回路１３により制御される電源である。この場合は受光素子１１としてアバランシェフォトダイオードを用い、被制御型電源３７として、アバランシェフォトダイオードの電流増倍率を制御することが出来るよう光通信回路１３により制御された電圧を出力する高電圧発生回路（ＨＶ回路）を用いる。
第４の実施の形態では被制御型電源３３は光通信回路１３がオフ状態の場合は固定の直流電圧を出力する必要があった。しかし、この第５の実施の形態の場合の被制御型電源３７では、光通信回路１３がオフ状態の場合の出力電圧がゼロである電源（オフ状態にできる）で良い。
また第１のスイッチ回路１５６は、少なくとも第１〜第４の端子を持つ回路である。しかも、第１の端子を第１の電源２９に接続し、第２の端子を切り換え回路３５の第１の端子１に接続し、第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、第４の端子を第２の回路１７の出力端子に接続してある回路である。しかも、切り換え回路３５が上述の第２の状態のとき、第１の電源２９に基づく電圧を第１の端子および切り換え回路３５を介し受光素子１１にバイアス電圧として供給しかつ通信開始要求光信号を受光した際に第２の端子を流れる光電流をトリガとして第３の端子からスイッチング信号を前記通信終了信号またはそれに関連する信号が第４の端子に入力されるまで出力する回路である。
この第１のスイッチ回路１５６は上記機能を達成することができる回路であれば任意好適な回路で構成することが出来る。
この第１のスイッチ回路１５６を、例えば図３〜図４（Ｂ）を用いて説明したスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 のいずれかの回路で構成することができる。その場合はスイッチ回路１５ａ1 〜１５ａ4 それぞれのスイッチ端子Ｇを第１の電源２９と接続し、セット入力端子Ｓを切り換え回路３５の第１の端子１に接続し、スイッチ端子Ｏを第２のスイッチ回路１５７の入力端子Ｉに接続し、リセット入力端子Ｒを第２の回路１７の出力端子Ｏに接続する。
この第１のスイッチ回路１５６では、スイッチ端子Ｇとセット入力端子Ｓとの間の順方向のｐｎ接合を通して、第１の電源２９の電圧に基づく電圧すなわち第１の電源２９の電圧よりいくらかレベルシフトした電圧がセット入力端子Ｓに現れる。そのため、切り換え回路３５が第２の状態である場合は、第１の電源２９の電圧に基づく電圧を、セット入力端子Ｓと切り換え回路３５とローパスフィルタ２３とを介して受光素子１１にバイアス電圧として供給することができる。
また、受光素子１１が通信開始要求光信号を受光すると、その際に生じる光電流がセット入力端子Ｓを流れるので第１のスイッチ回路１５６はオン状態となる。すると第１のスイッチ回路１５６のスイッチ端子Ｏからスイッチング信号が出力される。第１のスイッチ回路１５６のオン状態は第１のスイッチ回路１５６のリセット入力端子Ｒに第２の回路１７から通信終了信号ＳE に関連する信号ＳE1が入力されるまで保持される。この第１のスイッチ回路１５６のオン／オフ動作の原理は第１の実施の形態において説明したスイッチ回路１５ａのオン／オフ動作の原理と同じである。
第１のスイッチ回路１５６からスイッチング信号が出力されるか否かで、第２のスイッチ回路１５７はオン／オフし、かつ、切り換え回路３５が第１の状態または第２の状態に切り換わる。
また、第２のスイッチ回路１５７は、光通信回路１３用の電源としての第１の電源２９と光通信回路１３の電源端子ＶCCとの間に設けられ、第１のスイッチ回路１５６からのスイッチング信号に応じ光通信回路１３と第１の電源２９との間を接続状態とする回路である。この第２のスイッチ回路１５７は、上記機能を持つならば任意好適な回路で構成することができる。例えば図１９を用いて説明した回路１５２ａ〜１５２ｅの各回路は第２のスイッチ回路１５７の回路例として挙げることができる。図２７〜図２９ではリレー回路（サージ電圧吸収用ダイオード付の回路例も含む）の例を示してある。
この第５の実施の形態の光通信装置における第１および第２のスイッチ回路１５６、１５７のオン／オフ動作は、第４の実施の形態と同様である。したがって、第４の実施の形態に比べ、被制御型電源３７への電源供給をオフにできる分、待機時の節電効果が高く、かつ、通信時にはフルＡＧＣによる光通信が可能な光通信装置が得られる。
またこの第５の実施の形態の光通信装置の独特の作用として、以下の作用が得られる。すなわち、待機状態では第１の電源２９に基づく電圧を受光素子１１にバイアス電圧として供給でき、一方、通信可能状態では被制御型電源３７に基づく電圧を受光素子１１にバイアス電圧として供給することができる。そのため、以下の（１）、（２）の効果が得られる。
（１）内部消費電力がゼロとは言えない被制御型電源３７（高電圧発生回路）への電源供給を、光通信装置が待機時には断とすることが出来る。そのため該高電圧発生回路の待機時の消費電力をゼロにすることができる。
（２）切り換え回路３５により、第１および第２のスイッチ回路を光通信時に受光素子１１から切り離すことが可能になる。そのためこれらスイッチ回路を経由して受光素子に漏れこんで来る雑音を軽減できる。
６．第６の実施の形態
上述の第５の実施の形態では第１のスイッチ回路に接続される電源は光通信回路１３用の電源である第１の電源２９であった。しかし、第１の電源２９はその目的からして高品質な直流電源であることが多い。その理由は、雑音の侵入を防止し安定な光通信を行うためには、電圧変動防止対策や雑音侵入防止対策等を行った高品質な直流電源を必要とするからである。電源を高品質化するためには、電力損失を伴う高品質化回路を必要とする。前述までの光通信装置は、待機状態中も、少なくとも第１の電源２９には電源供給をし、該電源２９をアクティブ状態にしておく必要があり、電力損失が生じる。一方、光通信装置が待機状態において受光素子１１に供給されるバイアス電源は、通信開始要求光信号に応答（一般に低速動作で雑音に強い）して光通信装置の待機状態を解除できる光電流を受光素子が生じさせ得る電源であれば良いので、それほど高品質なバイアス電源である必要もない。これらからして、光通信装置が待機状態において受光素子１１にバイアス電圧を供給するための電源は、光通信回路１３用の第１の電源２９とは別の第２の電源（簡易な電源）とした方が、消費電力を軽減する意味で好ましいと考えられる。この第６の実施の形態はその例である。この説明を図３０を参照して行なう。
この第６の実施の形態の光通信装置は、受光素子１１、光通信回路１３ｘ、第１の回路１５、第２の回路１７、第３の回路１９、第４の回路２１、ローパスフィルタ２３および発光素子２５を具える。また、第１の回路１５を、切り換え回路３５と、被制御型電源３９と、第１のスイッチ回路１５６と、第２のスイッチ回路１５７とを含む回路で構成してある。
受光素子１１、第２の回路１７、第３の回路１９、第４の回路２１、ローパスフィルタ２３および発光素子２５それぞれは、第５の実施の形態と同様な素子および回路で構成してある。また、第１の回路１５に備わる第１のスイッチ回路１５６、第２のスイッチ回路１５７および切り換え回路３５も第５の実施の形態と同様な回路で構成してある。
これに対し光通信回路１３ｘは、第５の実施の形態において説明した構成に加え、電源回路１４を内蔵しかつ該電源回路１４に外部から電源を供給する端子Ｖと被制御型電源３９に電源を供給する端子Ｖcc1 とを具えた光通信回路としてある。
この電源端子Ｖは、第２のスイッチ回路１５７を介して第１の電源２９と接続してある。また、端子ＶCC1 は図２３に示した高電圧発生回路における＋電源が接続されていた端子に接続してある。
光通信回路１３ｘ内の電源回路１４は、電源端子Ｖに第１の電源２９としての商用電源や簡易な直流電源が接続されると、光通信回路１３ｘで必要とする電圧ＶCCや被制御型電源３９で必要な高品質な電源を発生する。
また第１の電源２９として、交流電源（商用交流電源も含む）または、このような交流電源と整流回路と負荷電流ゼロにおける電力損失が無視できる平滑回路とで構成した簡易な直流電源、或はバッテリ等を用いている。
また、被制御型電源３９は、その出力電圧が光通信回路１３ｘの端子ＶC からの制御信号により制御される高電圧発生回路で構成してある。しかも、高電圧発生のための直流電圧源として光通信回路１３ｘに内蔵された電源回路１４から端子ＶCC1 を介し出力される電圧を用いる高電圧発生回路としてある。
また、この第６の実施の形態の特徴として、第１のスイッチ回路１５６のスイッチ端子Ｇに接続される電源を第２の電源４１としてある。なおこの場合は、第２の電源４１を第２の回路１７の電源としても用いている。
第２の電源４１は、簡易な直流電源とする。例えば、交流電源と整流回路（全波整流回路、半波整流回路いずれでも良い）と負荷電流ゼロにおける電力損失が無視できる平滑回路とで構成した電源或はバッテリー等の直流電源により第２の電源４１を構成する。このような電源であっても、光通信装置が待機状態において受光素子に必要なバイアス電圧を供給することができるからである。しかも、第１のスイッチ回路１５６と第２の回路１７について考えれば、これらは基本的に特段の高速性を要求されないスイッチ動作（高速動作できないので高周波雑音に強い）のみを行えばよく、しかも、光通信動作中は切り換え回路３５により該第１のスイッチ回路１５６が切り離され雑音特性も問題にならないので、第２の電源４１はこのような簡易な電源で済むからである。
なお、第２の電源４１の電圧は、受光素子１１に適した任意の電圧とすることができる。受光素子１１として例えばアバランシェフォトダイオードを用いた場合、第１のスイッチ回路をオンさせる起動時に、一定の受光電流増倍率を期待できる電圧に、該第２の電源４１の電圧を合わせておくこともできる。
この第６の実施の形態の光通信装置での、待機状態／通信可能状態相互の切り換え動作等は、第５の実施の形態の装置と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
この第６の実施の形態の光通信装置によれば、第５の実施の形態の装置で得られる効果に加えてさらに以下のような効果が得られる。
（１）第２の電源４１が簡易な電源であるので、光通信装置を待機状態にしている際の電力消費をさらに減少させることができる。
（２）第２の電源４１の電圧を、通信開始要求光信号を受信する時の受光素子の動作に最適なバイアス電圧に合わせることができる。そのため、通信開始要求光信号を受信する時の受信応答特性が改善できる。特に、受光素子としてアバランシェフォトダイオードを用いる場合に有効である。
（３）また受光素子のバイアス電圧値に注意を要しない場合は、前記第２の電源は、前記第１または第２のスイッチ回路１５６、１５７の駆動、或いは、第２の回路１７の駆動を最適化する電圧値に設定できる。
（４）第１の電源２９を商用交流電源または簡易な直流電源とし、かつ、光通信回路自体が電源回路を内蔵する構成としたので、根源的な部位で電源のｏｎ／ｏｆｆができる。したがって待機時の電力ロスをさらに減少させることができる。
なお、上述した第６の実施の形態の説明では第２の電源４１から第２の回路へも給電する例を説明したが、第１の電源２９が交流電源でなく直流電源である場合は、第２の回路１７への給電を第１の電源２９から行なっても良い。
また、上述の説明では第２の電源４１が第１の電源２９とは別の電源である例を説明した。しかし、第１の電源２９が簡易な直流電源である場合で、第１の電源と該第２の電源とが同電圧である場合は、第１の電源を第２の電源として用いても良く、それもこの発明の範囲とみなす。
また上述の説明では第１の電源２９を商用交流電源または簡易な直流電源とし、光通信回路を電源回路１４を内蔵する回路１３ｘとする例を述べた。しかし、第１の電源２９を第１〜第５の実施例のような高品質電源とし、光通信回路は電源回路を内蔵しない型の通信回路１３とする場合があっても良い。その場合でも第２の電源４１を用いることによる効果は得られるからである。
７．第７の実施の形態
上述した第６の実施の形態では第１の回路１５に接続する電源を第２の電源４１とする例を説明した。これにより待機時の節電効果がより高まることも説明した。しかし、切り換え回路３５を例えばダイオードを用いた切り換え回路３５（図２８参照）とした場合でかつ第２の電源４１の出力電圧を高く設定した場合において、通信時にもし被制御型電源（高電圧発生回路）３９の出力電圧が第２の電源４１の出力電圧より低い電圧となると、切り換え回路３５の切り換えが誤動作となってしまう。この第７の実施の形態はその対策例である。
図３１はこの第７の実施の形態の光通信装置の構成を示した図である。この第７の実施の形態の光通信装置では、第２の電源４１と第１の回路１５（詳細には第１のスイッチ回路１５６）との間に、電圧降下回路５１を設ける。それ以外は第６の実施の形態の光通信装置と同じとしてある。
この電圧降下回路５１は、光通信回路１３ｘがオフ状態の場合は第２の電源４１の電圧を第１のスイッチ回路１５６に供給し、光通信回路１３ｘがオン状態の場合は、被制御型電源３９が出力する電圧のうちの最低電圧より低くかつ第１のスイッチ回路１５６の動作は確保できる最小電圧以上の所定電圧を第１のスイッチ回路１５６に供給する回路である。
この電圧降下回路５１によれば、光通信装置が通信状態になると第２の電源４１の電圧は常に被制御型電源３９から出力される電圧より低い電圧に制御される。そのため、ダイオードで構成される切り換え回路３５のうちの被制御型電源３９にアノードが接続されているダイオードが、通信状態では常に導通ダイオードになる。したがって、切り換え回路３５は正規の切り換え動作をする。
電圧降下回路５１は、上記機能を達成できるなら任意好適な回路で構成することができる。図３１の光通信装置中にその具体的な回路例を示した。
この電圧降下回路５１は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とツェナーダイオードＤｚとで構成してある。詳細には、トランジスタＱ１のコレクタを第２の電源４１の出力（電圧降下回路５１の入力端子Ｉでもある）に、エミッタを第１のスイッチ回路１５６のスイッチ端子Ｇ（電圧降下回路５１の出力端子Ｏでもある）に、ベースをツェナーダイオードＤｚのカソードにそれぞれ接続してある。抵抗Ｒ１をトランジスタＱ１のベースとコレクタとの間に接続してある。トランジスタＱ２のコレクタをツェナーダイオードＤｚのアノードに、エミッタを光通信装置のグランドに、ベースを抵抗Ｒ２を介し光通信回路１３ｘのＶcc1 端子にそれぞれ接続してある。抵抗Ｒ３をトランジスタＱ２のベースとエミッタとの間に接続してある。
ここで、光通信回路１３ｘのＶCC1 端子とは先に説明した通り被制御型電源３９へ電源（ここでは直流＋電圧としている）を出力する端子である。このＶCC1 端子の出力は、光通信回路が待機状態すなわちオフ状態の場合はＯボルトとなり、オン状態の場合は被制御型電源３９に供給する直流電圧になる。また電圧降下回路５１における光通信回路１３ｘの端子ＶCC1 と接続されている端子を制御端子Ｃとする。
この図３１に示した電圧降下回路５１では、制御端子Ｃからの制御入力電圧がゼロの時、該電圧降下回路のトランジスタＱ２がオフ状態となり、該電圧降下回路のトランジスタＱ１は、ツェナーダイオードＤｚが切り離されベースとコレクター間に抵抗Ｒ１が接続された状態で導通状態になり、入力端子Ｉからの入力電圧が、ほぼそのまま出力端子Ｏより出力される。一方、制御端子Ｃからの制御入力電圧が”Ｈ”電圧の時は、電圧降下回路のトランジスタＱ２はオン状態となり、該電圧降下回路のトランジスタＱ１のベースの電位は前記ツェナーダイオードＤｚによりツェナー電圧にクランプされるので、前記出力端子Ｏよりの出力電圧はほぼこのクランプ電圧となる。このクランプ電圧を適性化しておくことで、切り換え回路３５の誤動作を防止することができる。
上述の説明では、ダイオードで構成した切り換え回路との間で電圧降下回路５１の効果を説明したが、ＭＯＳトランジスタで構成する切り換え回路（図２９参照）を用いた場合も、電圧降下回路５１は有効である。
また上述の説明では電圧降下回路５１の制御端子Ｃへの制御信号としてＶCC1 端子からの出力すなわち被制御型電源３９への直流電圧を用いていた。しかし制御端子Ｃへの制御信号は、光通信回路１３ｘへの給電の有無と同期した信号、すなわち光通信回路１３ｘが待機状態／通信状態に切り換わるタイミングと同期した信号あればよく、該光通信回路１３ｘのＶCC1 端子出力に限定されない。
また、図３１に示した電圧降下回路５１は、そのトランジスタＱ１をダーリントン接続に変更するとか、或いは、ＭＯＳトランジスタを用いた構成とする等の任意好適な変更が可能である。
この第７の実施の形態の光通信装置での、待機状態／通信可能状態相互の切り換え動作等は、第５，第６の実施の形態の装置と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
この第７の実施の形態の光通信装置によれば、第６の実施の形態の装置で得られる効果に加えて、第１の端子１および第２の端子２それぞれの入力電圧の大小により切り換え動作をする切り換え装置３５（例えば図２８，図２９）の誤動作を防止できるという効果が得られる。
８．光通信システムの実施の形態
上述した各実施の形態の光通信装置を用いて光通信システムを構築すると節電効果が高い光通信システムが実現できる。
具体的には、２以上の光通信装置を光ファイバ等の光信号伝送手段で接続して構成される光通信システムにおいて、少なくとも１つの光通信装置を上述の各実施の形態の光通信装置で構成する。こうすると、待機時の節電効果が従来より高い光通信システムを構築することができる。
このような光通信システムのより具体的な例としては、この発明の光通信装置であって電話機交換システムの様に、該光通信装置を端末装置として用いシステム中に接続交換機能を含むシステム、この発明の光通信装置であってパーソナルコンピュータ等が接続された光通信装置を介して、制御とデータの送受とを行なうシステム、この発明の光通信装置であって環境測定装置（気象観測手段も含む）が接続された光通信装置をシステム中に含む光通信システム等、を挙げることができる。例えば、離島や山中など給電体制が完備されにくい場所に環境測定等の目的で本発明の光通信装置を設置すると、節電効果が高い光通信システムが実現される。
なお、この出願の光通信装置を含む無人の装置に対して通信を行なう際の１つの方法として例えば次の様な方法をとることもできる。
親局は無人の装置に対し先ず通信開始要求光信号を送り、該無人の装置を起動する。その後にこの無人の装置に送る光信号中に制御信号を含める。無人の装置が前記制御信号を光信号中から抽出する。この抽出された制御信号により、該無人の装置を電源のオン／オフを含めて制御できる。さらに無人の装置の状態などの必要情報を該無人の装置側の光通信装置を通じて親局に送信させ、該送信情報に基づいて該無人の装置を制御するようにすれば、無人の装置を必要な時だけ電源をオンさせて作動させる間欠的な動作ができ、しかも、待機時のエネルギー損失の無い、かつ、高度な遠隔操作が可能な装置が実現する。
なおデータと制御情報等とを合成して信号を構成する方法、及び、その受信再生方法、それらを実現する回路等に関しては、コードルールバイオレーション法やフレーム信号法等、多くの公知の方法がある。
また、現在の電話回線を用いたパソコン通信において、自動受信を可能にしようとすると、該パソコン（モデム等を含む）の電源を常時オンとしておく必要がある。しかし本発明の光通信装置を含むパソコンを用いパソコン通信を行なう場合は、待機時における該パソコンの電源オフと、自動受信との両立が可能になる。
９．その他の実施の形態
上述においてはこの発明のいくつかの実施の形態について説明したが、この発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく多くの変形または変更を加えることができる。
例えば、第３〜第７の実施の形態それぞれでは、第１のスイッチ回路に通信終了信号ＳE またはそれに関連する信号ＳE1が入力されるまで第１のスイッチ回路は第２のスイッチ回路にこれをオン状態にするスイッチング信号を出力し続ける例を説明した。しかし、第１のスイッチ回路は第２のスイッチ回路に対し第２のスイッチ回路をオン状態にするトリガとしてのスイッチング信号を出力し、一方、第２のスイッチ回路側にスイッチング信号を保持する回路を設け、しかも、通信終了信号ＳE またはそれに関連する信号ＳE1を第２のスイッチ回路に入力し、これら信号ＳE またはＳE1が入力されると、第２のスイッチ回路がオフ状態になる構成としても良い。このような構成の概念図を図３６に示した。この場合、第２のスイッチ回路を例えばサイリスタを含む回路でかつリセット入力端子Ｒを有した回路で構成する。
また、第３〜第７の実施の形態の構成に、第２の実施の形態で説明した電流折り返し回路を用いる考えを組み合わせても、もちろん良い。
また、第４、第５の各実施の形態では第１の電源として＋電源を用いる例を説明した。しかし、第１の実施の形態において図９を用いて説明した第１の電源として−電源を用いる考えを、第４、第５の各実施の形態に適用してももちろん良い。
また光通信回路を複数の電源を用いて構成している場合、或は、該光通信回路と同時に電源をオン／オフしたい他の周辺装置がある場合の、これら電源のオン／オフは、例えば、次の様に対処することができる。(1)：第２のスイッチ回路として入出力間が直流的に分離されている回路（回路例：図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）など）を用い、この第２のスイッチ回路を必要数設け、これにより上記の複数の電源または周辺装置の電源をオン／オフする。(2)：第２のスイッチ回路の出力端子対（Ｏａ，Ｏｂ）を必要数設け、これらに上記の複数の電源または周辺装置を接続する。(3)：第２のスイッチでオン／オフされる第３のスイッチ（第２のスイッチ同様に構成できる）を必要数設け、これらに上記の複数の電源または周辺装置を接続する。
前記複数用いる第２のスイッチ回路として、入出力間が直流的に分離されており、かつ、入力側が低抵抗で定電流駆動が必要な回路（回路例：図１９（Ｄ））を用いる場合は、該複数の入力部（端子Ｉ，Ｇ対）を直列接続すると、第１のスイッチ回路の必要出力電流が少なくて済み、第１のスイッチ回路の大型化と大電力消費化とを防止することができる。
また、光信号中に含め伝送されるコマンド情報を本発明の光通信回路１３中の制御部１３ｃ（図２、図２２参照）が抽出し、このコマンド情報を用いて光通信回路の周辺装置の電源制御を含む各種制御を行なうことも可能である。装置の状態を示す数値やテストデータ等の各種情報を合成して送信データを構成する方法、また、その受信データを再生する方法に関しては、第８の実施の形態にて説明した様に、コードルールバイオレーション法やフレーム信号法等、多くの公知のの方法がある。
第１の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図である。 光通信回路１３の一構成例の説明図である。 スイッチ回路の具体例の説明図（その１）である。 スイッチ回路の具体例の説明図（その２）である。 スイッチ回路の具体例の説明図（その３）である。 電源オフ時の電流経路の説明図（その１）である。 電源オフ時の電流経路の説明図（その２）である。 電源オフ時の電流経路の説明図（その３）である。 第１の実施の形態の光通信装置の他の構成を説明する図である。 第２の回路および第４の回路の説明図（その１）である。 第２の回路および第４の回路の説明図（その２）である。 第１の実施の形態の光通信装置の他の構成を説明する図である。 第４の回路の他の例の説明図である。 第２の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図である。 電流折り返し回路の説明図である。 第２の実施の形態の光通信装置の他の構成を説明する図である。 電流折り返し回路の他の例の説明図である。 第３の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図である。 第２のスイッチ回路の具体例を示す図である。 第３の実施の形態の光通信装置の他の構成を説明する図である。 第４の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図（その１）である。 光通信回路の他の構成例の説明図である。 被制御型電源としての高電圧発生回路（ＨＶ回路）の具体例を示す図である。 第４の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図（その２）である。 第４の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図（その３）である。 第４の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図（その４）である。 第５の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図（その１）である。 第５の実施の形態の光通信装置の他の構成を説明する図（その２）である。 第５の実施の形態の光通信装置の他の構成を説明する図（その３）である。 第６の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図である。 第７の実施の形態の光通信装置の構成を説明する図である。 電流ミラー回路の種々の例の説明図である。 非線形電流増幅回路（入力電流ゼロ近辺に最小電流増幅率）の種々の例の説明図である。 非線形電流増幅回路（入力電流ゼロ近辺に最大電流増幅率）の種々の例の説明図である。 従来の定電流をオン／オフする回路の例である。 他の実施の形態の説明図である。
符号の説明
１１：受光素子
１３，１３ｘ：光通信回路
１５：第１の回路
１５ａ，１５ｂ：スイッチ回路
１５ｃ，１５ｄ：電流折り返し回路
１５１，１５４，１５６：第１のスイッチ回路
１５２，１５５，１５７：第２のスイッチ回路
１７：第２の回路
１９：第３の回路
２１：第４の回路
２３：ローパスフィルタ
２５：発光素子
２７ａ，２７ｂ：光ファイバ
２９：第１の電源
３１：−電源
３３，３７，３９：被制御型電源
３５：切り換え回路
４１：第２の電源
５１：電圧降下回路

Claims (19)

  1. 通信開始要求光信号を含む光信号を受光する受光素子と、該受光素子で生じる光電流を増幅する増幅回路を含み光通信についての所定の処理をすると共に光通信が終了した際に通信終了信号を出力する光通信回路と、を具える光通信装置において、
    前記受光素子にバイアス電圧を常時供給すると共に、前記通信終了信号が出力された場合は前記光通信回路とその電源としての第１の電源との間を非接続状態とし、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した場合はその際に生じる光電流を利用して前記光通信回路と前記第１の電源との間を接続状態としかつ該接続状態を前記通信終了信号が出力されるまで保持する第１の回路と、
    前記通信終了信号を、前記第１の回路のグランド電位及び入力電圧レベルに整合した信号に変換して、前記通信終了信号に関連する信号として前記第１の回路に出力する第２の回路と
    を具え、
    前記第１の回路を、
    入力端子、出力端子およびコモン端子を持ち、該入力端子を前記受光素子のバイアス端子に接続し、該コモン端子を前記受光素子にバイアス電圧を供給するためのバイアス供給源に接続してある電流折り返し回路と、
    少なくとも第１〜第４の端子を持ち、該第１の端子を前記光通信回路用の電源としての第１の電源に接続し、該第２の端子を前記電流折り返し回路の前記出力端子に接続し、該第３の端子を前記光通信回路の電源端子に接続し、かつ、該第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてあるスイッチ回路であって、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に前記電流折り返し回路を流れる光電流をトリガとして前記第１の端子および前記第３の端子間を導通状態とし、かつ、該導通状態を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで保持するスイッチ回路と、
    を含む回路で構成したことを特徴とする光通信装置。
  2. 請求項１に記載の光通信装置において、
    前記スイッチ回路を、
    前記光電流に応じスイッチング信号を生成する第１のスイッチ回路と、
    該スイッチング信号によりオン／オフされ前記第１の端子と前記第３の端子との接続／非接続を行なう第２のスイッチ回路と、
    を含む回路で構成したこと
    を特徴とする光通信装置。
  3. 請求項１に記載の光通信装置において、
    前記電流折り返し回路を、ゼロ付近の入力電流に対し最小電流増幅率を示しかつ入力電流の増大とともに電流増幅率が増大する非線形電流増幅回路と、出力電流の最大値を制限する抵抗または定電流回路とを含む電流折り返し回路で構成したことを特徴とする光通信装置。
  4. 請求項１または３に記載の光通信装置において、
    前記バイアス供給源として、前記光通信回路により出力電圧が制御される被制御型電源であって前記光通信回路への電源供給がオフのときは固定の直流電圧を出力する被制御型電源を含むこと
    を特徴とする光通信装置。
  5. 通信開始要求光信号を含む光信号を受光する受光素子と、該受光素子で生じる光電流を増幅する増幅回路を含み光通信についての所定の処理をすると共に光通信が終了した際に通信終了信号を出力する光通信回路と、を具える光通信装置において、
    前記受光素子にバイアス電圧を常時供給すると共に、前記通信終了信号が出力された場合は前記光通信回路とその電源としての第１の電源との間を非接続状態とし、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した場合はその際に生じる光電流を利用して前記光通信回路と前記第１の電源との間を接続状態としかつ該接続状態を前記通信終了信号が出力されるまで保持する第１の回路と、
    前記通信終了信号を、前記第１の回路のグランド電位及び入力電圧レベルに整合した信号に変換して、前記通信終了信号に関連する信号として前記第１の回路に出力する第２の回路と
    を具え、
    前記第１の回路を、
    前記光通信回路により出力電圧が制御される被制御型電源であって前記光通信回路への電源供給がオフのときは固定の直流電圧を出力する被制御型電源と、
    少なくとも第１〜第４の端子を持ち、前記第１の端子を前記被制御型電源に接続し、前記第２の端子を前記受光素子のバイアス端子に接続し、前記第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、かつ、前記第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてある第１のスイッチ回路であって、前記被制御型電源に基づく電圧を前記第２の端子を介し前記受光素子にバイアス電圧として常時供給し、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に前記第２の端子を流れる光電流をトリガとして前記第３の端子から前記スイッチング信号を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで出力する第１のスイッチ回路と、
    前記光通信回路用の電源としての第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間に設けられ前記スイッチング信号に応じこれら光通信回路および第１の電源間を接続状態とする第２のスイッチ回路と、
    を含む回路で構成したこと
    を特徴とする光通信装置。
  6. 通信開始要求光信号を含む光信号を受光する受光素子と、該受光素子で生じる光電流を増幅する増幅回路を含み光通信についての所定の処理をすると共に光通信が終了した際に通信終了信号を出力する光通信回路と、を具える光通信装置において、
    前記受光素子にバイアス電圧を常時供給すると共に、前記通信終了信号が出力された場合は前記光通信回路とその電源としての第１の電源との間を非接続状態とし、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した場合はその際に生じる光電流を利用して前記光通信回路と前記第１の電源との間を接続状態としかつ該接続状態を前記通信終了信号が出力されるまで保持する第１の回路と、
    前記通信終了信号を、前記第１の回路のグランド電位及び入力電圧レベルに整合した信号に変換して、前記通信終了信号に関連する信号として前記第１の回路に出力する第２の回路と
    を具え、
    前記第１の回路を、
    第１の端子と、第２の端子と、前記受光素子のバイアス端子に接続されたコモン端子とを持ち、スイッチング信号により制御され、該スイッチング信号が入力された場合は前記第２の端子と前記コモン端子とを接続するという第１の状態をとり、該スイッチング信号が入力されない場合は前記第１の端子と前記コモン端子とを接続するという第２の状態をとる切り換え回路と、
    前記切り換え回路の前記第２の端子に出力端子が接続され、出力電圧が前記光通信回路により制御される被制御型電源と、
    少なくとも第１〜第４の端子を持ち、該第１の端子を前記光通信回路用の電源としての第１の電源に接続し、該第２の端子を前記切り換え回路の前記第１の端子に接続し、該第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、かつ、該第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてある第１のスイッチ回路であって、前記切り換え回路が前記第２の状態のとき前記第１の電源に基づく電圧を前記受光素子にバイアス電圧として供給し、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に該第１のスイッチ回路の前記第２の端子を流れる光電流をトリガとして前記第３の端子から前記スイッチング信号を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで出力する第１のスイッチ回路と、
    前記第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間に設けられ前記スイッチング信号に応じこれら光通信回路および前記第１の電源間を接続状態とする第２のスイッチ回路と、
    を含む回路で構成したこと
    を特徴とする光通信装置。
  7. 通信開始要求光信号を含む光信号を受光する受光素子と、該受光素子で生じる光電流を増幅する増幅回路を含み光通信についての所定の処理をすると共に光通信が終了した際に通信終了信号を出力する光通信回路と、を具える光通信装置において、
    前記受光素子にバイアス電圧を常時供給すると共に、前記通信終了信号が出力された場合は前記光通信回路とその電源としての第１の電源との間を非接続状態とし、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した場合はその際に生じる光電流を利用して前記光通信回路と前記第１の電源との間を接続状態としかつ該接続状態を前記通信終了信号が出力されるまで保持する第１の回路と、
    前記通信終了信号を、前記第１の回路のグランド電位及び入力電圧レベルに整合した信号に変換して、前記通信終了信号に関連する信号として前記第１の回路に出力する第２の回路と
    を具え、
    前記第１の回路を、
    第１の端子と、第２の端子と、前記受光素子のバイアス端子に接続されたコモン端子とを持ち、スイッチング信号により制御され、該スイッチング信号が入力された場合は前記第２の端子と前記コモン端子とを接続するという第１の状態をとり、該スイッチング信号が入力されない場合は前記第１の端子と前記コモン端子とを接続するという第２の状態をとる切り換え回路と、
    前記切り換え回路の前記第２の端子に出力が接続され、出力電圧が前記光通信回路により制御される被制御型電源と、
    少なくとも第１〜第４の端子を持ち、該第１の端子を任意の第２の電源に接続し、該第２の端子を前記切り換え回路の前記第１の端子に接続し、該第３の端子をスイッチング信号出力端子とし、かつ、該第４の端子を前記通信終了信号に関連する信号の入力端子としてある第１のスイッチ回路であって、前記切り換え回路が前記第２の状態のとき前記第２の電源に基づく電圧を前記受光素子にバイアス電圧として供給し、前記受光素子が前記通信開始要求光信号を受光した際に該第１のスイッチ回路の前記第２の端子を流れる光電流をトリガとして前記第３の端子から前記スイッチング信号を前記通信終了信号に関連する信号が前記第４の端子に入力されるまで出力する第１のスイッチ回路と、
    前記光通信回路用の電源としての第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間に設けられ前記スイッチング信号に応じこれら光通信回路および第１の電源間を接続状態とする第２のスイッチ回路と、
    を含む回路で構成したこと
    を特徴とする光通信装置。
  8. 請求項７に記載の光通信装置において、
    前記第２の電源と前記第１のスイッチ回路の前記第１の端子との間に設けられた電圧降下回路であって、前記光通信回路がオフ状態の場合は前記第２の電源の電圧を前記第１のスイッチ回路に供給し、前記光通信回路がオン状態の場合は、前記被制御型電源が出力する電圧のうちの最低電圧より低くかつ前記第１のスイッチ回路の動作は確保できる電圧を前記第１のスイッチ回路に供給する電圧降下回路を具えたこと
    を特徴とする光通信装置。
  9. 請求項７または８に記載の光通信装置において、
    前記第２の電源として、交流電源と整流回路と平滑回路とで構成された電源を用いることを特徴とする光通信装置。
  10. 請求項５、７、８または９に記載の光通信装置において、
    前記第１の電源として交流電源または、交流電源出力を整流した脈流を含む直流電源を用い、
    前記光通信回路を、前記交流電源または直流電源から少なくとも前記光通信回路で必要な電源を得る電源回路を内蔵した光通信回路で構成したこと
    を特徴とする光通信装置。
  11. 請求項５〜１０のいずれか１項に記載の光通信装置において、
    前記通信終了信号またはそれに関連する信号が出力されるまで前記スイッチング信号を前記第１のスイッチ回路において保持する代わりに、前記スイッチング信号を保持する回路を前記第２のスイッチ回路側に設けたこと
    を特徴とする光通信装置。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光通信装置において、
    前記第１の回路を、前記光電流によりオン状態となり前記通信終了信号またはそれに関連する信号によりオフ状態となるサイリスタを含む回路としたこと
    を特徴とする光通信装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光通信装置において、
    前記第２の回路を、前記通信終了信号によりオンするサイリスタとしたこと
    を特徴とする光通信装置。
  14. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光通信装置において、
    前記第２の回路を、
    前記通信終了信号によりオンされる定電流回路と、
    前記定電流回路により充電されるコンデンサと、
    前記定電流回路の出力を入力とする電流ミラー回路と、
    前記電流ミラー回路の出力を負荷として動作し前記コンデンサの端子間電圧を入力とするシュミットトリガ回路と、
    前記シュミットトリガ回路の出力によってオンするサイリスタを内蔵し、該オンの際前記定電流回路をオフさせかつ前記コンデンサを放電させるサイリスタ内蔵回路部と
    を具える単安定マルチバイブレータを用いて構成したこと
    を特徴とする光通信装置。
  15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光通信装置において、
    前記第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間を前記通信開始要求光信号の有無にかかわらず外部からの制御により接続状態とする第３の回路を具えたこと
    を特徴とする光通信装置。
  16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光通信装置において、
    前記通信終了信号の有無にかかわらず前記第１の電源と前記光通信回路の電源端子との間の接続状態を外部からの制御により解除する第４の回路を具えたことを特徴とする光通信装置。
  17. 請求項１５に記載の光通信装置における前記第３の回路を任意に設定する時間帯または任意に設定する期間動作させておくことを特徴とする光通信装置の使用方法。
  18. ２以上の光通信装置を光信号伝送手段で接続して構成される光通信システムにおいて、
    すくなくとも１つの光通信装置を請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光通信装置で構成したことを特徴とする光通信システム。
  19. 請求項１８に記載の光通信システムにおいて、
    前記光通信システムが電話機交換システムを含むことを特徴とする光通信システム。
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